Часть 2. Проектирование управляющих автоматов.

2.1. Общие принципы проектирования.

Управляющие автоматы проектируются по заданной ГСА с использованием двух моделей: Мура и Мили с различной стратегией кодирования, с учетом используемых элементов памяти.

Выбирается наиболее экономичная реализация и разрабатывается для нее функциональная логическая схема.

Сложность схемы рассчитывается с использованием пересчета в эквивалентные корпуса.

Для расчета схемы:

1. Построить таблицу переходов/выходов;

2. Составить общие уравнения переходов/выходов;

3. Рассчитать стоимость схемы для выбранной стратегии кодирования состояний.

Выбирается наиболее экономичная реализация и разрабатывается для нее функциональная логическая схема.

2.2.Управляющий автомат Мура.

Состояниями в модели Мура для управляющего автомата, синтезируемого по ГСА, обозначаются операторные вершины и входы “ждущих вершин”.

Состояния обозначаются q₀,q₁,q₂,... - последовательно от начальной ждущей вершины с сигналом запуска автомата x₀.

Циклы ожидания внешних событий могут не содержать операторные вершины - отмечается вход или выход любой условной вершины.

Если с входом условной вершины соединяются два и более выходов операторных или других условных вершин, то вход отмечается как узел _i, нумерация узлов произвольная.

Память состояний автомата Мура может быть выполнена:

1. На DV - регистрах с использованием унитарного кодирования состояний;

2. На DV - регистрах с использованием максимального кодирования состояний;

3. На сдвигающих регистрах, используется унитарное кодирование. Регистр организован как суммирующий сдвигатель влево, при сбросе регистра в младший разряд записывается 1.

4. На регистре-счетчике, используется максимальное кодирование состояний. При сбросе счетчика устанавливается начальное состояние, соответствующее выбранному при кодировании коду.

Составить структурную таблицу переходов и таблицу выходов, учитывая выделение состояние q_i и _i.

Узлы учитываются в условиях перехода как промежуточные “мгновенные” состояния.

На основе структурной таблицы составляются общие для всех вариантов расчета схем уравнения переходов:

Q` Q*X

где: Q` - следующее состояние;

Q - текущее (исходное) состояние;

X - конъюнкция переменных x_i, обеспечивающие условия перехода между состояниями.

Отдельно для каждого варианта организации памяти выполняются расчеты схемы, оформляются таблицы оценки сложности и преобразования кодов q` в значение функций управления на входах элементов памяти.

Для всех регистров используются информационные входы d_i записи:

d_i=1, по синхросигналу записывается в i-разряд единица;

d_i=0, записывается ноль.

0

1

0

1

1

q0

1

q15

1

q2

q4

q5

q6

q7

q8

q9

q10

q11

q12

q13

q14

q1

q3

q16

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

₁

рис.2.1. Автомат Мура

Таблица 2.1. Таблица переходов/выходов

q0/-  q0x0  q10 q12 q13 q14 q1/Y14  q0x0 x1x2 q2/Y21  q0x0 x1 q3 q3/Y32  q16x3 q4/Y4  q0x0 x1 x2  q15 x14 x2 q5/Y13  q15x14x2 q6/Y14  q1  q4 q7/Y7  q6 q8/Y30  q5x2 x3 q9/Y20  q5x2 x3 q10/Y15  1x11 q11/Y25  q8x4 q9 q12/Y16  1x11 x12 x13 q13/Y17  1x11 x12 x13 q14/Y18  1x11 x12  q11 q15/-  q15x14 q2 q16/-  q16x3 q5 x2 1 = q7  q8x4 q/Θ	x		q//Θ	Y
q0	x0 x0 x1 x0 x1 x2 x0 x1 x2		q0 q2 q1 q4	– Y21 Y14 Y4
q1	1		q6	Y14
q2	1		q15	–
q3	1		q2	Y21
q4	1		q6	Y14
q5	x2 x2x3 x2x3		q16 q8 q9	– Y30 Y20
q6	1		q7	Y7
q7	1		1	—
q8	x4 x4		1 q11	— Y25
q9	1		q11	Y25
q10	1		q0	–
q11	1		q14	Y18
q12	1		q0	–
q13	1		q0	–
q14	1		q0	–
q15	x14 x14x2 x14x2		q15 q4 q5	– Y4 Y13
q16	x3 x3		q3 q16	Y32 –
Θ1	x11 x11x12 x11x12x13 x11x12x13		q10 q14 q12 q13	Y15 Y18 Y16 Y17