Соотношение (2.7) задает МП - автомат, который соответствует модели Мили, а соотношение (2.8) - соответствует модели Мура.

3. СТРУКТУРНЫЕ МОДЕЛИ ПЕРВОГО УРОВНЯ АБСТРАКТНЫХ АВТОМАТОВ

Первый уровень структурной детализации автоматов может быть получен на основе рассмотренной формальной классификации разновидностей автоматов и их математических моделей.

3.1.Структурная модель автомата Мили

Вструктурной теории автомат представляется в виде совокупности некоторых элементарных автоматов, соединенных определенным образом.

Структурная модель первого уровня автомата Мили с учетом (2.2) может быть представлена в виде совокупности

комбинационных автоматов (КА1 и КА2) и автомата с памятью (кратко, памяти) следующим образом (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Структурная модель первого уровня автомата типа Мили

29

Комбинационный автомат КА1 реализует функцию выходов, а комбинационный автомат КА2 совместно с памятью - функцию переходов.

Задачей автомата с памятью (памяти) является запоминание на один такт автоматного времени внутреннего состояния автомата. Память состоит из элементарных элементов памяти с числом внутренних состояний не менее двух. Физическая реализация элементов памяти может быть различной, но они должны обеспечивать запоминание (фиксацию) воздействия, которое было на их входе в предыдущем автоматном такте. В частном случае в качестве элементов памяти могут применяться элементы задержки, которые формируют с запаздыванием на своем выходе воздействия, поданные на их вход в предшествующем такте автоматного времени. Использовать элементы задержки не всегда удобно или возможно. Поэтому были разработаны более сложные (по сравнению с элементами задержки) элементарные автоматы с двумя устойчивыми состояниями, которые получили название триггеры.

3.2. Структурная модель автомата Мура

Структурная модель первого уровня автомата Мура с учетом (2.3) может быть представлена в виде совокупности комбинационных автоматов (КА1 и КА2) и автомата с памятью (кратко, памяти) следующим образом (рис. 3.2).

Комбинационный автомат КА1 реализует функцию выходов, а комбинационный автомат КА2 совместно с памятью - функцию переходов.

Память может быть реализована различными способами, но ее задача такая же, как и для автомата типа Мили.

Особенность структурной модели автомата типа Мура отражает специфику математической модели, а именно, неявную зависимость выходного сигнала (символа) от входного сигнала (символа).

30

Рис. 3.2. Структурная модель первого уровня автомата типа Мура

3.3. Структурная модель С-автомата

Структурная модель первого уровня С-автомата с учетом (2.6) может быть представлена в виде совокупности комбинационных автоматов (КА1, КА2 и КА3) и автомата с памятью (кратко, памяти) следующим образом (рис. 3.3). Комбинационный автомат КА1 реализует функцию выходов первого типа u(t)=λ1(a(t)), комбинационный автомат КА2 – функцию выходов второго типа w(t)=λ2 (a(t), z(t)), а комбинационный автомат КА3 совместно с памятью – функцию переходов а(t+1)= δ (a(t),z(t)).

31

память

Рис. 3.3. Структурная модель первого уровня C-автомата

3.4. Структурная модель микропрограммного автомата

При описании работы широкого класса дискретных систем, в том числе и микропрограммных автоматов, стало уже классическим их представление в виде композиции управляющего автомата (УА) и операционного автомата (ОА) (рис.

3.4).

Операционный автомат выполняет преобразование входных слов информации (двоичных векторов), поступающей на его входы γ. Такими словами могут быть: слагаемые или операнды для какой-либо арифметической операции, множимое и множитель для умножения и т.п. Результатом преобразования, реализуемого операционным автоматом, является информация, которая формируется на выходах β.

32

Рис. 3.4. Структурная модель первого уровня микропрограммного автомата

Задачей управляющего автомата является выработка распределённой во времени последовательности управляющих сигналов y, под воздействием которых в операционном автомате выполняется некоторая операция.

Элементарный неделимый акт обработки информации в операционном автомате, происходящий в течение одного такта автоматного времени, называют микрооперацией (y). Каждая микрооперация возбуждается соответствующим сигналом y, причем, если микрооперация выполняется, то y=1, а если нет,

то y=0.

Совокупность микроопераций, выполняемых одновременно за один такт автоматного времени, называется микрокомандой. Для задания порядка следования микрокоманд вводятся и формируются специальные переменные, которые называют либо логическими условиями, либо осведомительными сигналами x.

Проверка логического условия в каждом такте работы управляющего автомата однозначно определяет микрокоманду, реализуемую в следующем такте.

Таким образом, совокупность микрокоманд и функции переходов образует микропрограмму.

33