4.2. Автоматы с объединенными операторами

Во многих управляющих системах в алгоритме могут быть выделены линейные последовательности операторов. На рис. 72 приведен пример такого алгоритма.

Обозначив каждую последовательность операторов A_i, A_j, A_k одним обобщенным оператором S_l, получим граф-схему алгоритма рис. 73. Расшифровка объединенной символом S_l последовательности операторов A_i, A_j, A_k приведена в табл. 29.

Рис. 73. Граф-схема алгоритма управления

От граф-схемы рис. 73 перейдем к графу автомата (рис. 74) с таблицей переходов (табл. 30), расшифровка условий переходов β для которой приведена в табл. 30.

Таблица 29

	S1	S2	S3	S4	S5	S6
Ai	A1	A2	A14	A15	A7	A10
Aj		A3	A5	A4	A8	A11
Ak		A13	A6	A9		A12

На рис. 75 приведена блок-схема такого автомата, имеющего реализацию в виде последовательности блоков:

1 – схема синхронизации; 2 – регистр а(t) и β; 3 – комбинационная схема реализации переходов S(t)→ S(t + 1); 4 – регистр S(t + 1).

Это тот же автомат Мура, но с числом переменных на входе F₂ меньшим, чем для автомата, непосредственно реализуемого по схеме алгоритма рис. 72 без предлагаемого объединения операторов по схеме рис. 73. Отличительной особенностью автомата с объединенными операторами является реализация блока выходных переменных A_i, A_j, A_k в виде специфического дешифратора, формирующего одновременно три кода A_i, A_j, A_k по одному значению S(t + 1) в соответствии с табл. 29.

Затем в течении периода T следования импульсов τ и блок синхронизации 1 должен выдавать три сигнала τ₁, τ₂, τ₃ для последовательного независимого считывания кодов A_i, A_j, A_k с регистра 7 через блок схем «ИЛИ» 8 на регистр 9, код которого А_S и будет являться управляющей командой для операционного устройства 5 для данного состояния S(t) и соответствующих этому периоду T значений логических условий β (табл. 30).

Рис. 74. Граф переходов автомата

Таблица 30

β	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	1								1	1		1

Такой вид декомпозиции автомата управления с объединением операторов позволяет существенно упростить основной автомат Мура (блоки 1, 2, 3, 4). Действительно, даже для рассматриваемого сравнительно простого алгоритма разница в классической и предлагаемой реализации существенна.

Рис. 75. Блок-схема автомата

Таблица 31 А(t) Усл а(t + 1) S0 β1 S1 S1 β2 S2 β3 S3 β4 S4 β5 S5 S2 β8 S6 β7 S5 S3 β10 S5 S4 β9 S5 S5 β6 S2 β11 Sk S6 β12 S3

Для автомата Мура по алгоритму рис. 72 получим:

– число состояний а(t) – 17;

– число логических условий – 3;

– конкатенация кодов а(t) и α составит 8 бит;

– число разрядов выходного кода а(t + 1) составит 4 бита.

Для предлагаемой конструкции

– число состояний S(t) – 8;

– число логических условий – 3;

– конкатенация кодов а(t) и α составит 6 бит;

– число разрядов выходного кода S(t + 1) – 3 бита.

Сложность автомата Мура зависит главным образом от числа комбинаций в конкатенации а(t) и α. Для этого примера получим

Число комбинаций на входе снизилось на 2 разряда, т.е. в 4 раза.

В классической реализации для данного примера схема F₂ реализуется при 8 переменных на входе и 4 на выходе, а в схеме рис. 75 – для 6 переменных на входе при 3 на выходе. В общем случае такая реализация эффективна только для таких алгоритмов, где это упрощение существенно, т.е. затраты на классический автомат будут больше.