Сталі стани бфсп

Набір xi вхідних сигналів	Вихідні сигнали БФСП класу L				Стани Ai
	y1	y2	y3	y4
x1	0	0	0	0		A0
x2	0	0	0	1		A1
x3	0	0	1	0		A2
x4	0	0	1	1		A3
x5	0	1	0	0		A4
x6	1	0	0	0		A5
x7	1	1	0	0		A6

Таблиця 3

Набори еj(δ) вхідних сигналів бфсп

Набір e(Δ) вхідних сигналів	Стани Ai БФСП, що зберігаються під впливом набору e(Δ) вхідних сигналів
e1	A1, A4
e2	A2, A4
e3	A3, A4
e4	A1, A5
e5	A2, A5
e6	A3, A5
e7	A1, A6
e8	A2, A6
e9	A3, A6

Визначення характеристик асинхронних базових схем пам’яті у формулах.

Число К_і станів у і-ої групи, що запам’ятовуються, при кількості логічних елементів R_i в групі_, обчилюється за формулою:

Число М запам’ятовуючих станів базових схем пам’яті обчилюється за фор-мулою:

Загальне число r_x різних установчих х_і(t) вхідних сигналів визначається за формулою:

r_x = M + 1.

Загальне число r_e різних е(Δ) вхідних сигналів визначається за формулою:

Наприклад, у RS-тригера К_і= 1, r_x = 3, r_е= 1, а М = 2.

У БФСП К_і= 3, r_x = 7, r_е= 9, а М = 6 (рис. 1).

БФСП має матрицю станів (рис. 2), які можуть встановлюватися по двом змінним: x(t) і e(Δ). Перехід в підмножині π_i здійснюється під впливом установчого вхідного сигналу x(t), а перехід в підмножині µ_j – під впливом вхідного сигналу e(Δ).

Рис. 2. Матриця станів, що запам’ятовуються в БФСП

Таким чином, у матриці станів (рис. 2) однозначний перехід (рис.  3) здійснюється під впливом установчого вхідного сигналу x(t), а укрупнений перехід (рис. 4) здійснюється під впливом сигналів x(t) і e(Δ).

Рис. 3. Однозначний перехід

Рис. 4. Укрупнений перехід

Схеми пам’яті характеризуються числом параметрів:

максимальне число М запам’ятовуючих станів при обмежені параметрів логічних елементів, з яких будується схема пам’яті;

• гранична робоча частота переключення (F_p);

• навантажувальна здібність по виходам (Р_Q);

• число внутрішніх зв’язків (S_cв);

• число зовнішніх зв’язків (S_вc);

• число елементів на один стан (L);

• максимальне число альтернативних відображень (r_e).

Параметри	Однофазна багато стабільна схема пам’яті	БФСП класу L	БФСП класу LМ	Перевага визначеного класу схем пам’яті
Мmax	8	30	90	БФСП класу LМ
Fp	12,5 MГц	12,5 MГц	10MГц	БФСП класу L
PQ	3	6	9	БФСП класу LМ
Sсв(коли М=28)	756	18	12	БФСП класу LМ
L (коли М=28)	1	0,2	0,3	БФСП класу L
re	1	Більше 3	Більше 3	БФСП класу L та LМ

Р ис. 5. Автоматний безперервний час

Закон функціонування абстрактного автомата в автоматному безперервному часі для автоматів 1-го, 2-го та 3-го роду задається рівняннями в автоматному безперервному часі (рис. 5):

для автомата 1-го роду

для автомата 2-го роду

для автомата 3-го роду

Рис. 11.5. Автоматний безперервний

час

Загальна характеристика і математична модель автоматів на БФСП.

Автомати з пам’яттю на БФСП досліджуються в автоматному безперервному часі. Узагальнена структура ієрархічного абстрактногоавтомата А з пам’яттю на БФСП розглядається як g-рівневий (g>1) пристрій, який складається із одночасно взаємодіючих регістрів R_j (j=1, 2, …, g), і двох комбінаційних схем (КС1_і, КС2_і, де і=1 , 2, …, g), на кожному рівні. Автомати на g (верхньому) рівні здібні функціонувати як багатофункціональні автомати 1-го і 2-го родів, так як і автомати 3-го роду, які мають (g-1)-рівневі автомати стратегії, що застосовуються для збереження визначеного блока π_і станів автоматів на g (верхньому) рівні ієрархічного g-рівневого автомата А.

Структури ієрархічних g-рівневих абстрактних автоматів 1-го, 2-го і 3-го родів разом і з (g-1)-рівневим автоматом стратегії на схемах пам’яті БФСП, що зібрані у регістрах, відповідно відображені на рис. 11.6 –11.8.

Регістр R_g на БФСП і комбінаційні схеми (КС) є пристроями, що призначені для обробки часткової інформації верхнього g-рівня, які можна описувати абстрактним автоматом, що обробляє загальну інформацію і у якого зберігаючи е_j(Δ) вхідні сигнали з множини Е_g (е_j(Δ) є Е_g) поступають із (g-1)-рівневого автомата стратегії (рис. 6 –8). Автомат стратегії може обробляти загальну інформацію послідовно з частковою інформацією, але і одночасно у внутрішньому такті Т автоматного неперервного часу (рис. 5).

Таким чином приходимо до висновку:

• автомати Мілі і Мура, що реалізують пам’ять на тригерах, є окремим випадком автоматів, що реалізують свою пам’ять на БФСП;

• автомати на БФСП разом з автоматами стратегії мають унікальну властивість одночасної обробки загальної і часткової інформації;

• автомати на БФСП мають якісно нові переходи, яких не мають автомати на тригерах, під впливом е_j(Δ) вхідних сигналів: укрупнені, імовірні і нечіткі.

Рис. 6. Канонічна структура g-рівневого автомата 1-го роду

При розгляді багатофункціональних автоматів на БФСП також з’являється можливість комутації за допомогою автомата настройки U функції збудження і виходів, а за допомогою (g-1)-рівневого автомата стратегії А_М робити комутацію функцій збереження станів, що є новим в області теорії ієрархічних паралельних багатофункціональних автоматів.

Рис. 7. Канонічна структура g-рівневого автомата 2-го роду

Узагальнена структура багатофункціонального автомата на БФСП, що складається із регістра R_g на БФСП, комбінаційних схем (КС), автомата настройки U і (g-1)-рівневого автомата стратегії А_М, відображена на рис. 9.

Сигнали з автомата настройки U_δ і U_φ подаються на комбінаційну схему у такт t, а з автомата стратегії А_М – підчас внутрішнього такту Δ автоматного безперервного часу Т, що треба враховувати при структурному синтезі автоматів.

Основні поняття.

Принцип структурної організації елементарних багаторівневих схем пам’яті (БРСП) полягає в тому, щоб розбити на керуючі і керовані багатофункціональні схеми пам’яті (БФСП), які з’єднані між собою таким чином:

Рис. 8. Канонічна структура автомата 3-го роду

Рис. 9. Узагальнена структура автоматів

• і-ої групи БА, число R_i елементів, яких більше одиниці (R_i >1), керованої БФСП А_і через вхідну шину ВхШЕ, з’єднані з вихідними шинами однієї або декількох БФСП А_k (k = 1, 2, ..., і-1);

• установчі вхідні шини і вихідні шини БФСП А_і (і = 1, 2, ..., N) відповідно з’єднані зі спільними вхідними і вихідними шинами БРСП.

Суть принципу запам’ятовування станів у БРСП з багатофункціональною системою організації полягає в тому, що установчими вхідними сигналами x_i(t) стани керуючих БФСП А_і запам’ятовуються тільки у тому випадку, коли вони належать блокам π_і станів, що зберігаються під впливом e_j(Δ) вхідного сигналу, який генерується керуючою БФСП А_k.

Коли стан керованої БФСП А_і, який встановлюється під впливом вхідного сигнала x_i(t), не належить до блоку π_і станів, то БФСП А_і у блоці μ_і переходить в новий стан А_k під впливом e_j(Δ) вхідного сигналу і відповідно належить до блоку π_j станів. При запам’ятовуванні об’єднаних станів у БРСП виникає якісно новий вертикальний ієрархічний взаємозв’язок, який визначає блоки станів керованих БФСП А_і в залежності від запам’ятовуючих станів керуючих БФСП А_k.

БРСП з багатофункціональною системою організації визначає таку структуру, в якій багатофункціональний режим роботи одного пристрою визначається іншим пристроєм, який називається автоматом стратегії А_М.

Автомат стратегії А_М у БРСП може бути тригером, БФСП або БРСП. Виходячи із властивостей автомата стратегії А_М, структуру БРСП з багатофункціональною системою організації можна визначати як відкриту або закриту.

Відкриті і закриті структури схем пам’яті.

Визначення 2. Відкритою багаторівневою структурою схеми пам’яті з багатофункціональною системою організації назвемо автомат, який складається з двох пристроїв: керованої БФСП А_у і автомата стратегії А_М, що мають об’єднанні множини станів, вхідні Х, вихідні Y алфавіти і множину вхідного Е_М алфавіту стратегії А_М.

Відкрита багаторівнева структура пристрою пам’яті БРСП з багатофункціональною системою організації зображена на рис. 11.10. Вона дозволяє розширити багатофункціональність, використовуючи новий автомат стратегії.

Визначення 3. Закритою багаторівневою структурою пристроя пам’яті БРСП з багатофункціональною системою організації назвемо автомат, який складається із двох пристроїв: керованої БФСП А_у і монофункціонального автомату стратегії А_М, що мають об’єднані множини станів, вхідні Х і вихідні Y алфавіти.

Рис. 10. Схема відкритої структури багаторівневої пам’яті

Рис. 11. Схема закритої структури багаторівневої пам’яті

Методи проектування автомата стратегії.

Основні поняття. Кількість r_e різних е_j(Δ) вхідних сигналів для БФСП визначає потрібну максимальну кількість станів і кількість вихідних сигналів автомата стратегії А_М 2-го роду. Для дворівневих структур можна використовувати декілька способів побудови автоматів стратегії: із загальним автоматом стратегії, який генерує r_e різних е_j (Δ) вхідних сигналів для всієї БФСП і K_i різних е_j (Δ) вхідних сигналів для кожної окремої групи БФСП, в яких кількість R_i логічних елементів більше 1 (R_i > 1).

Методи побудови загального автомата стратегії А_М для генерації різних е_j (Δ) вхідних сигналів для всієї БФСП.

При невеликому числі е_j (Δ) вхідних сигналів, коли число r_e не перевищує 10 (r_e < 10) можна використовувати багатозначні тригери у вигляді автомата стратегії А_М, які являються окремим випадком (як будь-який тригер) БФСП. Такий автомат стратегії, що послідовно генерує е(Δ) вхідні сигнали, які зберігають окрему підмножину станів при одному е(Δ) вхідному сигналі в БФСП. Число К_і для кожної і-ої групи багатозначного тригера визначається за формулою:

К_і = 2^і – 1=1.

Число М запам’ятовуючих станів багатозначного тригера та число його логічних елементів І-НІ (АБО-НІ) дорівнює числу r_e БФСП. Число е_j(Δ)вхідних сигналів у багатозначного тригера, як і в тригерах взагалі, дорівнює 1.

Метод проектування автомата стратегії. При реалізації автомата стратегії А_М на структурах багатозначних тригерів достатньо знати потрібне число r_e е_j(Δ) вхідних сигналів для керованої БФСП А_у, щоб застосувати r_e-стабільний тригер в якості автомата стратегії А_М.

П рипустимо, що потрібен багатозначний тригер на 9 станів в якості автомату стратегії для організації і генерації 9-ти е_j(Δ) вхідних сигналів для керованої БФСП А_у, яка досліджена і відображена на рис. 12.

Рис. 12. 9-тизначний тригер

Установчі х_і(t) вхідні сигнали 9-ти стабільного тригера приведені у табл. 3.

Таблиця 3.