1. Синтез керуючого автомата мура

На практиці використовуються дві моделі МПА – автомат Милі й автомат Мура, розходження між якими полягає у способі формування функції виходу. В автоматі Мілі вихідний сигнал залежить від поточного стану і вхідного сигналу, а в автоматі Мура – тільки від попереднього стану. Незалежно від типу МПА, для їхнього синтезу використовується однакова методика, що включає наступні етапи:

1. Оцінка станів автомата на ГСА.

2. Кодування станів КА.

3. Побудова прямої структурної таблиці.

4. Формування системи булевських функцій (СБФ) для вихідних сигналів і функцій збудження елементів пам'яті

5. Синтез схеми в заданому елементному базисі.

1.1 Методика синтезу автомата Мура

На першому етапі початкова і кінцева вершини відзначаються окремим станом а₀. Кожна наступна вершина позначаеться наступнім станом а_і.

А={a₀, a₁,…,a₈} кількість вершин М=9.

Кодування станів:

Кількість регістрів знаходиться по формулі:

R=]log₂M[=4

Побудова таблиці переходів зводиться до формувань по відзначеній ГСА таблиці, що містить стовпці: a_m – вихідний стан; a_s – стан переходу; X(a_m, a_s) – кон’юнкція вхідних змінних, визначальний перехід (a_m, a_s), y(am) – вихідні сигнали; h = 1, H - номер переходу.

При кодуванні станів необхідно прагнути до такого кодування, що зменшує кількість функцій збудження, що приймають одиничне значення, і таким чином зменшується складність схеми КА. В даному прикладі застосовано тривіальне кодування станів автоматів.

Рис. 1.1 Структурна схема автомата Мура.

Структурна схема автомата Мура (див. Рис. 1.1) складається з наступних вузлів:

1. пам'ять – зберігає код стану (Q);

2. дешифратор (ДС) – виконує перетворення коду в унітарний код, вказує на поточний стан.

3. СФВП – схема функцій збудження пам’яті

4. СФВС – схема вихідних сигналів формує вихідні сигнали керуючого автомата Y.

Автомат Мура має свою відмінність – вихідний сигнал Y залежить не від вхідного сигналу Х, а від поточного стану a_s.

Автомат Мура, як і кожний інший автомат, складається з двох частин: комбінаційна схема та пам'ять (тригери).

Для синтезу автомата Мура потрібно позначити кожну операторну вершину через а_i, починаючи з “початок” – а₀ і закінчуючи “кінець” – а₀, так як це зроблено на рис. 1.2

1.2 Формування схеми автомата Мура

Рис. 1.2 Граф схема алгоритму

Записуємо до таблиці 1.1 отримані результати: поточний стан (мітка вершини та її код в двійковій системі вираховування), наступний стан (мітка вершини та її код в двійковій системі вираховування), вхідний сигнал Х, вихідний сигнал Y та функції збудження пам’яті заданого тригера (згідно даному варіанту – D тригер).

am	K(am)	aS	K(aS)	X h	Y(am)	Φh	h
a0	0000	A1	0001	1	---	D0	1
a1	0001	a2	0010	nx1	y1y2	D1	2
		a3	0011	x1x2		D1D0	3
		a4	0100	x1nx2		D2	4
a2	0010	a5	0101	1	y3	D2D0	5
a3	0011	a5	0101	1	y1,y3	D2D0	6
a4	0100	a5	0101	1	y4	D2D0	7
a5	0101	a6	0110	1	y2	D2D1	8
a6	0110	a7	0111	x3	y3	D2D1D0	9
		a8	1000	nx3		D3	10
a7	0111	a0	0000	1	y2,y3	---	11
a8	1000	a0	0000	1	y1,y4	---	12

Табл. 1.1 Таблиця переходів для автомата Мура

Запис формул для системи функції збудження пам’яті

φ=f(a_m,Xh)

φ={D₀,D₁,D₂,D₃}

Запис формул для системи функції вихідних сигналів

y=f(a_m)

y={y₁,y₂,y₃,y₄}

Логічну схему автомата Мура наведено на листі І графічної частини.

2. СИНТЕЗ КЕРУЮЧОГО АВТОМАТУ МIЛI

2.1 Методика синтезу автомата Мілі

Структурна схема автомата Мілі (рис. 2.1) включає ті ж етапи, що і синтез КА Мура. Відрізняється від схеми автомата Мура тим, що вихідні сигнали У залежать від вхідних Х.

Синтезу автомата Мілі виконується згідно етапам загальної методики, але порядок позначення має особливості:

Правила відмітки станів автомата Мілі на ГСА:

• Станом а₀ автомата Мілі позначається вихід початкової вершині та вхід кінцевої вершини.

• Станом а_і позначається вхід кожної вершини яка є наступною за операторною вершиною (або набором операторних вершин) (рис 2.2)

Таблиця переходів автомата має наступні стовпці: a_m, a_s – вихідний стан і стан переходу.

Х (a_m,a_s) – кон’юнкція вхідних змінних, визначальний перехід (a_m,a_s),

y_h – вихідний сигнал на переході (a_m,a_s).

Для синтезу логічної схеми в заданому базисі необхідно перетворити СБФ за правилами Де-Моргана з урахуванням обмежень елементного базису – числа входів і навантажувальної здатності.

Рис. 2.1 Структурна схема автомата Мілі.