1.1. Автомат без памяти

Автомат - самостоятельно действующее устройство, выполняющее по заданной программе без непосредственного участия человека, процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии, материала и информации. Рассмотрим класс структурных автоматов, в которых сигналы на входных и выходных полюсах могут принимать 2 значения: "0" и "1". Цифровое устройство управления, в общем, представляет собой автомат, осуществляющий обработку дискретной информации (цифровых двоичных сигналов). Если алгоритмическая структура устройства управления содержит только логические операторы, то значение выходных сигналов в любой момент времени определяется значением входных сигналов в этот момент времени.

Тогда, для цифрового устройства управления представляющего собой (NxM)-полюсник и имеющего N входов логических переменных (аргументов) х₀ ,..х_N-1 и M выходов логических переменных ( функций выходов ) y₀ ,..y_M-1 , каждый выходной сигнал y_i можно математически описать логической (булевой) функцией входных переменных (x₀,..x_N-1 ): y_i =f (x₀ ,..,x_N-1 ) , i=0,..,M-1.

Такое цифровое устройство, в котором совокупность выходных сигналов зависит только от совокупности входных сигналов, присутствующих в данный момент и не зависит от предшествующих входных сигналов, является автоматом без памяти.

Электрическая схема, у которой каждый из M выходов описывается булевой функцией входных логических переменных, называется комбинационной (КС). Как правило, она задается таблицей истинности, в которой слева записываются значения аргументов, а справа - значения функций, описывающих каждый выход. Используя правила булевой алгебры, она может быть аппаратно реализована на дискретных элементах различного функционального назначения, имеющих 2 состояния. Такими элементами могут быть микросхемы логики, коммутаторов, программируемых логических матриц и постоянной памяти. Каждый из этих элементов характеризуется своей таблицей истинности.

Для обозначения совокупности двоичных сигналов на входах/выходах комбинационной схемы пользуются следующим приемом. Выделяют совокупность электрических линий одного функционального назначения и называют их шиной. Присваивают линиям каждой шины (входной или выходной) номера, начиная с 0. Тогда каждому набору двоичных сигналов на шине ставится в соответствие позиционное двоичное число по правилу: номер линии определяет позицию цифры в числе, а значение сигнала ("логический 0" или "1") определяет цифру в этой позиции.

Таким образом, комбинационная схема устанавливает однозначное соответствие между входным и выходным числом в любой момент времени и является автоматом без памяти, т.к. совокупность выходных сигналов зависит только от совокупности входных сигналов, присутствующих в данный момент. Выходные сигналы автомата без памяти в любой момент времени определяются сигналами на его входе в этот момент и не зависят от сигналов, поступивших ранее.

Пример: рассмотрим управляющее устройство, включающее исполнительный механизм (ИМ) при срабатывании двух выключателей. Подключим первый выключатель ко входу x₀ , а второй - ко входу x₁ КС, один выход y которой подключим через усилитель и пускатель к ИМ. Тогда таблица истинности КС должна иметь вид:

Аргумент			Функция
Число	x1	x0	y
0	0	0	0
1	0	1	0
2	1	0	0
3	1	1	1

Если уровни сигналов, поступающих с выключателей и поступающих на объект управления равны 4в и меньше 0.2в для "логической 1" и "логического 0" соответственно, то в качестве КС можно использовать одну секцию "2И" микросхемы (м/с) 155ЛИ1.