 |
Исключение состязаний элементов памяти в синхронных автоматах.
|
|
|
|
Явление состязания элементов памяти рассматривается в асинхронном автомате. Устранение данного влияния в синхронных автоматах основано на применении триггеров с внутренней задержкой. В нашем курсе – это двухступенчатые триггеры, построенные по структуре MS. В этом случае структурный автомат будет выглядеть следующим образом:
|
К моменту времени t0 триггеры должны быть установлены в начальное состояние и на вход поданы значения Xi.
К моменту t1 должны быть сформированы функции возбуждения φ1 и φk, t1 – t2 – запись нового значения в триггер 1 ступени. В это время происходит состязание элементов памяти только 1 ступени. Так как на входах комбинационного узла ничего не меняется (запись во 2 ступени запрещена, т.к. t2 = 0), то данное состязание является не критическим.
Длительность сигнала С1 должна быть достаточна для записи информации во все триггеры 1 ступени. К моменту t3 на входах 2 ступени должны быть установлены новые значения. В интервале времени t3 t4 происходит запись во 2 ступень, и появляются новые значения на выходах элементов памяти автомата. В данном интервале происходит состязание элементов памяти 2 ступени. Это состязание также не критическое, так как С1 = 0 и запись нового состояния в элементы памяти запрещена. Длительность С2 = 1 должна быть достаточна для записи во все триггеры второй ступени. Во время С2 изменяется Qi, которые поступают на вход комбинационного узла и вызывают его срабатывание. Следовательно, целесообразно в это время менять и Xi. Интервал (t4 – t5) представляет собой интервал, в котором срабатывает комбинационный узел и формируются Yj и φj, так как к моменту времени С1 = 1 на выходах комбинационного узла значения стабильны, то при С1 = 1 можно считывать значения Y.
|
|
|
Часто вместо двух синхроимпульсов используют прямое и инверсное значение одного. При этом, например, при С = 1 срабатывает (например) 1 ступень, при С = 0 вторая. Тогда длительность С = 1 определяется временем срабатывания триггеров 1 ступени, а С = 0 – сумма времен второй ступени и Комбинационного узла.
Пример:
Временная диаграмма:
Рассчитаем параметры сигнала синхронизации
С = 1 – запись в первую ступень
tC=S = τ + 2 τ = 3 τ
2 τ – время сбрасывания двух внутренних триггеров, τ – время срабатывания элементов и на входах M триггеров
tC=0 = tтр + tку = 3τ + τ = 4 τ
T = 7 τ
Структура автоматов на ПЛМ и ПЗУ.
Используя ПЛМ и ПЗУ можно использовать только комбинационные узлы.
Обе микросхемы можно рассмотреть как устройство:
Матрицы И, ИЛИ – программируемые. На вход И матрицы И поступают прямые и инверсные значения входных переменных, на выходе получаем конъюнкции произвольного содержания от входных переменных. Выходы матрицы И называются термами.
В ПЗУ k = 2n, причем все термы разные.
В конъюнкцию ПЗУ входят все переменные, следовательно в ПЗУ матрица И представляет собой дешифратор, т.е. матрица И непрограммируемая, а содержит все возможности для конъюнкций.
В ПЛМ k < 2n. Матрица И программируема, причем на нескольких выходах можно получать одно и тоже. При реализации комбинационных схем на ПЗУ и ПЛМ заключается в распределении контактов на ПЗУ и ПЛМ между аргументами и функциями и второе в «прошивке» ПЗУ и ПЛМ.
Таблица прошивки для ПЗУ аналогична таблицы истинности функции. Таблица прошивки ПЛМ аналогична интервальной прошивке при совместной минимизации функций.
Пример: для ПЗУ.
| an | … | a1 | a0 | Q0 | … | Qm |
| 0 | … | 0 | 0 | 0 | … | 1 |
| 0 | … | 0 | 1 | 1 | … | 0 |
| 0 | … | 1 | 0 | 1 | … | 1 |
| 0 | … | 1 | 1 | 0 | … | 0 |
| 1 | … | 1 | 1 | 1 | … | 0 |
|
|
|
Здесь ai – входы ПЗУ, Qi- выходы.
Для ПЛМ:
| an | … | a1 | a0 | Q0 | … | Qm |
| 0 | … | 1 | z | v | v | |
| z | … | z | 1 | v | ||
| z | … | 0 | 1 | v | v | |
| 1 | … | z | z | v | v | |
| … | … | … | … | … | … | … |
| 0 | … | z | 1 | v |
Условное графическое обозначение:
При нехватки числа выходов:
При нехватки термов:
Yj = Yj1 v Yj11
Yk = Yk1 v Yk11
|
|
|
