Общие теоретические положения
Структурный синтез автомата
В качестве элементов памяти структурного автомата обычно используются триггеры.
Триггер – это устройство, имеющее два устойчивых состояния, в которые он переходит под действием определённых входных сигналов.
Обычно в триггерах выделяют два вида входных сигналов (и соответственно входов): информационные и синхросигналы.
Информационные сигналы определяют новое состояние триггера и присутствуют в любых триггерах. По типу информационных сигналов осуществляется классификация триггеров: D, T, RS, JK и т.д.
На синхровход триггера поступают тактирующие импульсы задающего генератора, синхронизирующего работу А.
Рассмотрим основные типы триггеров, используемые для синтеза А: D, T, RS, JK.
D -триггер – элемент задержки – имеет один информационный вход D и один выход Q и осуществляет задержку поступившего на его вход сигнала на один такт.
Условное обозначение и таблица переходов D-триггера представлена на рис. .
|
|
| D | Q t | Q t +1 |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
| Таблица переходов D-триггера. |
Из приведенной таблицы переходов для данного триггера Qt+1 = f(Qt,Dt) можно получить таблицу функций его входов Dt = j(Qt, Qt+1).
| Q t | Q t+1 | D t | |
| 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 1 | |
| 0 | 0 | |
| 1 | 1 | 1 |
Как видно из таблицы, состояние, в которое переходит триггер (средний столбец), совпадает с поступившим на его вход сигналом D(t) (правый столбец). В связи с этим таблица функций возбуждения памяти синтезируемого автомата с использованием D-триггеров будет полностью совпадать с кодированной таблицей переходов этого автомата.
|
|
|
T -триггер – триггер со счетным входом – имеет один информационный вход Т и один выход Q и осуществляет суммирование по модулю два значений сигнала T и состояния Q в заданный момент времени.
| |
| T | Q t | Q t +1 |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
| Таблица переходов T -триггера. |
Таблица функций входов триггера Tt = f(Qt, Qt+1) представлена в таблице.
| Q t | Q t+1 | T t | |
| 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 1 | |
| 0 | 1 | |
| 1 | 1 | 0 |
RS -триггер – триггер с раздельными входами.
Данный триггер имеет два входных канала R и S и один выходной Q. Вход S (set) называется входом установки в единицу, вход R (reset) – входом установки в нуль. Условное обозначение и таблица переходов RS-триггера представлена на рис. 27.
В таблице переходов при подаче комбинации S = R = 1 состояние перехода Qt+1 не определено и эта комбинация сигналов является запрещенной для RS-триггера.
| R | S | Q t | Q t+1 | R | S | Q t+1 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | ||
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | – | ||
| 1 | 0 | 0 | 0 | б) | ||||
| 1 | 0 | 1 | 0 | |||||
| 1 | 1 | 0 | – | |||||
| 1 | 1 | 1 | – | а) |
| Таблица переходов RS -триггера. |
|
|
|
| Q t | Q t+1 | Rt | S |
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
Таблица входов RS-триггера.
JK- триггер – имеет два информационных входа J и K и один выход Q. Вход J – вход установки в 1, вход K – вход установки в 0, т.е. эти входы аналогичны соответствующим входам RS-триггера: J – соответствует S, K – соответствует R. Однако, в отличие от RS-триггера, входная комбинация J = 1, K= 1 не является запрещённой.
| J | K | Q t | Q t+1 | J | K | Q t+1 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | Q t | ||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | ||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | ||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | Q t | ||
| 1 | 0 | 0 | 1 | б) | ||||
| 1 | 0 | 1 | 1 | |||||
| 1 | 1 | 0 | 1 | |||||
| 1 | 1 | 1 | 0 | а) |
| Таблица переходов JK-триггера. |
|
|
|
Как следует из таблиц переходов, для комбинаций входных сигналов JK = 00¸10 триггер ведет себя как RS-триггер, а при комбинации JK = 11 – как T-триггер.
Использование триггеров.
При большом числе состояний автомата обычно выгоднее использовать D — триггеры.
Если граф переходов автомата имеет относительно небольшое число состояний и почти не содержит петель, предпочтение можно отдать использованию Т—триггера.
При большом количестве петель или требовании установки автомата в начальное состояние потребуется использовать RS-триггер.
Наиболее известным методом решения данной задачи является канонический метод структурного синтеза, предусматривающий выполнение следующих шагов:
Шаг 1. Выбор набора элементов памяти (ЭП) (триггеров) и системы логических элементов;
В качестве системы логических элементов используются элементы булева базиса – И ИЛИ НЕ и их комбинации.
Шаг 2. Кодирование входных, выходных сигналов и внутренних состояний автомата. Для этого первоначально необходимо определить наименьшее количество букв для кодирования полученных на этапе абстрактного синтеза входных и выходных сигналов.
Наименьшее число ЭП определяется величиной 
, где п — число внутренних состояний автомата. Эта же формула используется и для определения количества букв для кодирования входных и выходных сигналов:
|
|
|
, где п — число входных сигналов (букв входного алфавита X).
, где п — число выходных сигналов (букв выходного алфавита Y).
Для борьбы с «состязаниями»/гонками ЭП применяется методика противогоночного кодирования, предотвращая любую возможность перехода в «чужое» состояние под воздействием входных сигналов.
С точки зрения упрощения входной КЛС определенный эффект может дать следующий прием. Наиболее «популярные» состояния (по числу заходящих дуг) абстрактного автомата предлагается кодировать наименьшим числом единиц.
В результате строится кодированная таблица (или кодированный граф) переходов и выходов.
Шаг 3. Формирование по имеющейся кодированной таблице (графу) переходов и выходов функций возбуждения для каждого ЭП и выходных функций в виде соответствующих ФАЛ;
Шаг 3. Синтез входной и выходной КЛС; для этой цели применяются классические методы минимизации ФАЛ.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 247; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!