5.9.2. Структурный синтез автомата Мура

Выполним структурный синтез микропрограммного автомата Мура, заданного своей таблицей переходов-выходов (табл. 5.13 или табл. 5.14). В качестве примера синтез будем выполнять по обратной таблице (табл. 5.14).

1. В исходном автомате количество состояний М=7, следовательно число элементов памяти m = ] log 2 M [ = ] log 2 7 [ = 3. Пусть для синтеза используется D-триггеры.

2. Кодируем внутренние состояния автомата, используя алгоритм кодирования для D-триггеров ( чем больше переходов в это состояние, тем меньше единиц должно быть в коде этого состояния). Количество переходов в данное состояние легко определяется из обратной таблицы: a₁ ~ 2, a₂ ~ 3, a₃ ~ 2, a₄ ~ 1, a₅ ~ 1, a₆ ~ 1, a₇ ~ 2. Поэтому коды состояний следующие:

a₂ - 000, a₁ - 001, a₃ - 010, a₇ - 100, a₄ - 011, a₅ - 101, a₆ - 110.

3. Строим структурную таблицу переходов - выходов автомата Мура. Построение таблицы выполняется аналогично автомату Мили. Результат представлен в табл. 5.16.

Табл. 5.16. Структурная таблица переходов - выходов автомата Мура.

am	K(am)	as(Y)	K(as)	X	ФВ
a6	110	a1(-)	001		D3
a7	100			1	D3
a1	001	a2(y1y2)	000		-
a2	000
a6	110
a1	001	a3(y3y4)	010		D2
a4	011			1	D2
a3	010	a4(y1y4)	011		D2D3
a2	000	a5(y2y3)	101		D1D3
a2	000	a6(y4)	110		D1D2
a3	010	a7(y2)	100		D1
a5	101			1	D1

4. Выражения для функций возбуждения получаются в виде суммы произведений a_iх, где a_i – исходное состояние, х – условие перехода:

, и

или, если принять, что , и ,

, и

5. Выражения для выходных сигналов автомата Мура получаем, исходя из того, что эти сигналы определяются только внутренним состоянием автомата:

, ,и.

6. Для построения функциональной схемы автомата, как и в предыдущем случае, используем дешифратор состояний. Схема представлена на рис. 5.20.

5.10. Синтез автомата Мура на базе регистра сдвига

Кроме рассмотренного ранее канонического метода, существуют и другие методы синтеза управляющих автоматов, среди которых наиболее широко используется синтез на базе регистра сдвига. Этот метод позволяет при построении схемы отказаться от дешифратора, т.к. состояния кодируются унитарным кодом. В автомате количество элементов памяти выбирается равным количеству внутренних состояний. В каждый момент времени только один триггер находится в 1, остальные в 0. Обычно при синтезе на базе регистра сдвига используются D-триггеры. Очень эффективен данный метод для так называемых линейных микропрограмм, т.е. микропрограмм без ветвлений (отсутствует логические условия). Рассмотрим пример синтеза управляющего автомата Мура данным методом. Пусть закодированная ГСА микропрограммы имеет вид рис. 5.21.

Рис.5.21 Закодированная ГСА

Разметив данную ГСА для автомата Мура, получаем семь состояний. Следовательно число триггеров m=7. Выполним синтез с использованием D-триггеров. Закодируем состояния унитарным кодом: a₁=1000000, a₂=0100000,..., a₇=0000001. Обратная структурная таблица переходов-выходов для данного автомата представлена в таблице 5.17.

Таблица 5.17

am	Kam	as(y)	Kas	x	ФВ
а6	0000010	а1(-)	1000000	1	D1
а7	0000001			1	D1
а1	1000000	а2(y1 y2)	0100000	1	D2
а2	0100000	а3( y2)	0010000	1	D3
а3	0010000	а4(y3 y4)	0001000	1	D4
а4	0001000	а5( y2)	0000100		D5
а5	0000100	а6(y3)	0000010	1	D6
а4	0001000	а7(y4)	0000001	x	D7

На основании структурной таблицы записываем выражения для выходных сигналов y_i и функций D_i :

D₁ = a₆ + a₇ y₁ = a₂

D₂ = a₁ y₂ = a₂ + a₃ + a₅

D₃ = a₂ y₃ = a₄ + a₆

D₄ = a₃ y₄ = a₄ + a₇

D₅ =

D₆ = a₅

D₇ = a₄x

Т.к. состояния автомата закодированы унитарным кодом, то можно отождествить каждое состояние с выходом соответствующего триггера, т.е. принять а_i=Q_i. Для принятого способа кодирования переход из одного состояния в другое как бы сопровождается сдвигом кода, записанного в семиразрядном регистре. Этим и объясняется название метода. Функциональная схема автомата Мура, построенная по полученным уравнениям, приведена на рисунке 5.22. При определенных навыках синтез автомата Мура на базе регистра сдвига выполняется непосредственно по отмеченной ГСА без построения структурной таблицы переходов-выходов.