Синтез абстрактного автомата

Явление, при котором возникают условия для изменения состояния одновременно более, чем одного элемента памяти, называется состязанием элементов памяти. Если в результате состязания не происходит нарушение работы схемы, то такое состязание называют некритическим. Если же состязания приводят к нарушениям работы схемы, то они называются критическими. Для того, чтобы асинхронный конечный автомат правильно функционировал, в нем должны быть исключены критические состязания.

Выделим в таблице переходов клетки с критическими состязаниями элементов памяти символом «*», а в клетках, соответствующих устойчивым состояниям проставим скобки. Как теперь видно из таблицы переходов при данном кодировании в схеме может возникнуть одно критическое состязание. Правильная работа автомата гарантируется только в том случае, когда в его работе исключены опасные отказы. Для их исключения воспользуемся методом замены однотактного перехода многотактным. Переход 011®110 можно заменить двухтактным переходом 011®111®110. Для реализации такого перехода необходимо ввести неосновное состояние 111. Таким образом, мы получили таблицу переходов автомата без критических состязаний (табл. 2.6).

Таблица 2.6

Для синтеза асинхронного автомата будем использовать D - триггеры (таблица состояний см. табл. 1.8).

Составим обобщенную таблицу (табл. 2.7), описывающую работу автомата, объединяющую таблицу переходов, таблицу выходов и таблицу логических состояний на входах D элементов памяти, реализующих заданные переходы в соответствии с табл. 2.6.

Таблица 2.7 - Обобщённая таблица состояний автомата

Минимизируем функций алгебры логики, определяющие работу комбинационных схем логического и выходного преобразователей. Для этого составим для каждой из них карту Карно.

Каждая из функций зависит от четырех переменных.

Где a - входное воздействие,

X1, X2, X3 - биты состояния автомата,

Z - выходной сигнал автомата.

Таким образом, нам понадобятся карты, рассчитанные на четыре переменных и содержащие по 16 клеток. Заполним их, выделим на них контуры и запишем минимизированные выражения. Карты Карно для полученных функций изображены на рис. 2.1. На всех картах выделенными контурами пояснен процесс минимизации.

Рис. 2.1 - Минимизация ФАЛ с помощью Карт Карно

После минимизации получаем выражения:

С помощью правила Де - Моргана приведём полученные выражения к базису И-НЕ:

Перед тем, как непосредственно приступить к схемной реализации стоит упомянуть о структуре асинхронного конечного автомата. Автомат состоит из логического преобразователя, блока памяти и выходного преобразователя (рис. 2.2). Состояние автомата хранится в элементах блока памяти БП. С его выходов X сигналы одновременно поступают на выходной ВП и логический ЛП преобразователи. Логический преобразователь в зависимости от входного воздействия и текущего внутреннего состояния, формирует на своих выходах Y сигналы, которые поступают на элементы памяти, чем и осуществляется переход автомата из одного состояния в другое. Выходной преобразователь определяет выходной сигнал автомата. В зависимости от внутреннего состояния и входного воздействия, действующего в данный момент времени на входе автомата, формирует выходной сигнал на линии Z.

Читайте также

Разработка конструкции линейного коммутатора
Радиоэлектронная аппаратура (РЭА), в основу функционирования которой положены принципы электроники, строится на базе электронных компонентов различного назначения (микросхем, резисторов, ...

Надежность работы ВОЛП
В данной работе рассматривается проблема обеспечения надежности эксплуатируемых линейно-кабельных сооружений при воздействии внешних факторов - влияние молнии, воздействие коррозии, меха ...

Проектирование САУ приводом наведения реактивной бомбометной установки РБУ-6000
Реактивные бомбометные установки РБУ-1000 "Смерч-2" и РБУ-6000 "Смерч-3" предназначенные для залповой и одиночной стрельбы реактивными глубинными бомбами РГБ-60 ...