- •Раздел I. Введение. Общие сведения о цифровых автоматах Лекция 1. Основные понятия и определения.
- •Раздел 2. Синтез цифровых автоматов без памяти
- •Преобразование функции в минимальную конъюнктивную нормальную форму (кнф).
- •Раздел 3. Общая теория конечных цифровых автоматов с памятью. Лекция 4. Основные понятия и определения.
- •Элементарный автомат
- •Диаграмму Вейча
- •Граф d-триггера
- •Матрица переходов rs-триггера:
- •Матрица переходов jk-триггера:
- •Перерисованная совмещенная таблица переходов и выходов
- •Диаграммы Вейча
- •Двухступенчатый триггер
- •Раздел 4.Синтез типовых узлов эвм
- •Кодированная таблица переходов и функций возбуждения
- •Минимальные дизъюнктивные нормальные формы функций возбуждения триггеров
- •Регистр сдвига
- •Временная диаграмма
- •Асинхронный вычитающий счетчик
- •Асинхронный реверсивный счетчик
- •Диаграммы Вейча
- •Счетчик на синхронных т-триггерах
- •Счетчик со сквозным переносом
- •Организация цепей сквозного переноса
- •Диаграммы Вейча
- •Синхронный пятеричный счетчик
- •Счетчик на кольцевых сдвигающих регистрах
- •Счетчик Джонсона
- •По матрице построим схему счетчика:
- •Дешифратор с парафазными входами
- •Линейный дешифратор
- •Принцип построения пирамидального дешифратора на 16 выходов
- •Полусумматор
- •Кроме сумматоров существуют полусумматоры, которые осуществляют сложение двух чисел с формированием сигналов суммы и переноса.
- •Диаграммы Вейча
- •Сумматор комбинационно-накапливающего типа
- •Последовательный сумматор
- •В свою очередь:
- •Раздел 5. Лекция 13. Абстрактный синтез конечных автоматов
- •Регулярным выражением:
- •Раздел 6. Лекция 15. Вероятностные автоматы
Перерисованная совмещенная таблица переходов и выходов
|
xj\ai |
00 |
01 |
10 |
|
0 |
01/00 |
01/01 |
01/01 |
|
1 |
10/10 |
10/10 |
00/00 |
В таблицах кодирования выходные каналы Z1 и Z2 называются физическими выходами автомата.
3. Пользуясь таблицами кодирования, можно на основе заданных переходов и выходов построить кодированные таблицы переходов и выходов. Кодированная таблица переходов определяет зависимость состояний Qi(t+1) элементарных автоматов в момент времени (t+1) от значения входного сигнала и внутренних состояний автоматов в предшествующий момент времени t. То есть:
Qi(t+1)=fi[Q1(t), Q2(t),…,QR(t),O1(t),…, OL(t)]
В кодированной таблице выходов – выходные сигналы Zl(t) определяются в зависимости от значения входных сигналов и внутренних состояний в момент времени t. То есть:
Zl(t)=fi[Q1(t),Q2(t),…,QR(t),O1(t),…,OL(t)]
Кодированная таблица переходов и выходов (совмещенная) имеет следующий вид:
|
(t) |
(t+1) | |||||
|
o1 |
Q1 |
Q2 |
Z1 |
Z2 |
Q1 |
Q2 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
В нашем случае:
Zl(t) = fi1[Q1(t), Q2(t), O1(t)], Z2(t) = fi2[Q1(t), Q2(t), O1(t)]
Эти функции являются переключательными, поскольку значения функции и ее аргументов определены в один и тот же момент времени t.
4. Основная задача, решаемая в процессе структурного синтеза – построение таблицы функций возбуждения элементарных автоматов, которая определяет значения сигналов на входах элементарных автоматов, необходимые для обеспечения переходов автомата из одного состояния в другое. При построении этой таблицы используется матрица переходов выбранных элементарных автоматов, в нашем случае JK-триггера:
|
J |
K |
Q(t) |
Q(t+1) |
|
0 |
b1 |
0 |
0 |
|
1 |
b2 |
0 |
1 |
|
b3 |
1 |
1 |
0 |
|
b4 |
0 |
1 |
1 |
С помощью матрицы переходов заполняются столбцы таблицы функций возбуждения. В строках этой таблицы записываются значения J и K, обеспечивающие нужный переход.
Таблица функций возбуждения:
|
(t) |
(t+1) | |||||||
|
o1 |
Q1 |
Q2 |
J1 |
K1 |
J2 |
K2 |
Q1 |
Q2 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
b |
1 |
b |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
b |
b |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
b |
1 |
1 |
b |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
b |
0 |
b |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
b |
b |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
b |
1 |
0 |
b |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Таким образом, получим значения входных сигналов J и K элементарных автоматов, которые зависят как от значения входного сигнала, так и от состояния автомата в тот же момент времени, что и Qi.
Поскольку функции возбуждения J(t) и K(t) определенны в тот же момент времени, что и их аргументы Q1(t), Q2(t) и O1(t), то эти функции являются переключательными. В результате мы получим систему переключательных функций Z1(t), Z2(t), J1(t), K1(t), J2(t) и K2(t) заданных в виде таблиц их истинности.
5. Следующий этап –синтез комбинационной части конечных автоматов. На этом этапе по полученным переключательным функциям синтезируются комбинационные схемы. Очевидно, задача комбинационного синтеза конечных автоматов полностью совпадает с задачей синтеза логических схем. Обычно полученные переключательные функции минимизируют и представляют в булевом базисе, а переход к заданному базису осуществляют после.
В нашем случае мы имеем шесть переключательных функций трёх аргументов, для каждой из которых построим диаграмму Вейча.