Синтез последовательностных автоматов

У последовательнностного автомата рис. 4.1 есть не только внешние входы и выходы Х и Y, но и вспомогательные – внутренние переменные Z, которые сохраняют и передают на вход информацию о состоянии выходов в предыдущем такте (Z ^{t – 1}). Выходная комбинация формируется с учетом предыдущего такта. В следующем такте – с учетом двух предыдущих тактов и т. д., т. е. не только по одному предыдущему такту, как можно было понять по предыдущему определению. Количество этих переменных Z определяет количество внутренних состояний автомата М, которое зависит от назначения автомата и называется весом последовательностного автомата.

Рабочие входы Рабочие выходы

х₁ у₁

X^t Y^t

х_п у_т

Z^{t – 1} Память Z^t

Вспомогательные

выходы

Синхронизирующий сигнал

Рис. 4.1. Схема последовательнностного автомата

Число внутренних переменных m_Z,обеспечивающих возможность кодирования всех М состояний, называется объемом памяти автомата и равно

.

Внешними входными переменными определяется количество возможных входных комбинаций, а внутренними – через сколько комбинаций внешних входных переменных начинает повторяться их коррекция внутренними переменными. Вследствие этого при одинаковых комбинациях внешних входов (нули, единицы) возможны разные комбинации выходов.

Техническая реализация последовательностных автоматов неоднозначна, т.е. даже сравнительно простые автоматы имеют много вариантов реализации. Из-за обратной связи последовательностные автоматы, в отличие от комбинационных, могут быть неустойчивыми. Неустойчивые автоматы после установления некоторой комбинации входов могут несколько раз менять комбинацию на выходе, проходя ряд неустойчивых состояний. Эти колебания могут прекратиться, а могут продолжаться неограниченное время (автоколебания). Период колебания равен двойному времени задержки сигнала в ОС.

Для последовательностных автоматов также применяются табличные и алгебраические формы записи оператора преобразования входных переменных в выходные для внешних и внутренних переменных. Например,

, (4.6)

где n, p – число входов и выходов внешних переменных;

m, q – число входов и выходов внутренних переменных.

При табличной форме задания составляются таблицы выходов и переходов, при объединении которых получаются таблицы состояния.

В реальных последовательностных автоматах комбинационные и последовательные части не разделяются, а с целью упрощения и сокращения числа элементов объединяются в одно целое. Это повышает использование элементов.

Для построения сложных последовательностных автоматов кроме логических элементов широко применяются и другие комбинационные элементы. Это – триггеры, шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, сумматоры, регистры, счетчики, запоминающие устройства.

Поиск по сайту: