- •Министерство общего и профессионального образования
- •1. Общие сведения об автоматах
- •1.1. Основные определения. Обозначения. Изображения
- •Способы описания и построения автоматов
- •1.3. Об операциях над автоматами, о законах и тождествах алгебры автоматов
- •1.4. Цифровые автоматы 1-го и 2-го рода, автоматы Мили и Мура
- •1.5. Классификация автоматов
- •1.6. Свойства и характеристики автоматов
- •Автоматы, выполняющие роль "0" и
- •1.8. Равенство, равносильность, эквивалентность, изоморфизм
- •1.9. Автоматные грамотность и культура
- •1.10. Значение теории автоматов в науке, технике и обществе
- •1.11. Краткая историческая справка о зарождении и развитии автоматов. Виды теорий автоматов
- •2. Способы задания (описания) цифровых автоматов
- •2.1. Начальные языки
- •2.1.1. Графическая схема алгоритма
- •2.1.2. Матричная схема алгоритма
- •2.1.3. Функциональная микропрограмма
- •2.1.4. Система формул переходов
- •2.2. Автоматные языки
- •2.2.1. Таблицы переходов, выходов
- •2.2.2. Матрицы переходов, выходов
- •2.2.3. Графы автоматов
- •3. Операции над цифровыми автоматами
- •3.1. Операции декомпозиции
- •3.1.1.Разбиение. Покрытие
- •3.1.2. Проверка разбиения, покрытия
- •3.2. Операции композиции
- •3.2.1. Последовательное соединение
- •3.2.2. Параллельное соединение
- •3.2.3. Соединение с обратной связью
- •3.3.Алгебраические операции
- •3.3.1.Объединение частей автомата
- •3.3.2. Настраиваемое объединение
- •3.3.3. Пересечение автоматов
- •3.3.4. Вычитание
- •3.3.5. Симметрическая разность
- •3.3.6. Дополнение
- •3.4.1.Проверка отношения
- •3.4.2. Проверка равенства
- •3.5. Операции упрощения цифрового автомата
- •3.5.1. Упрощение автомата за счет упрощения алгоритма
- •3.5.2. Упрощение цифрового автомата за счет тождеств
- •4. Законы и тождества алгебры автоматов
- •4.2. Тождества
- •5. Вопросы синтеза и анализа логических схем
- •5.1. Синтез логических схем
- •5.1.1. Синтез схем с одним выходом с оптимальным доопределением
- •Даются как без инверсии, так и с инверсией. Количество входов при этом удваивается. Однако число входов указывается без удвоения. Рассматриваемый дешифратор – это дешифратор на 4 входа, хотя их – 8.
- •5.1.3. Синтез схем с двумя выходами с сильной степенью связи
- •5.2. Анализ логических схем
- •5.2.1. Анализ логических схем с одним выходом
- •5.2.2. Анализ логических схем с двумя выходами
- •6.2. Операционные автоматы
- •6.3. Управляющие автоматы
- •6.3.1. Управляющие автоматы с жесткой логикой
- •6.3.2. Управляющие автоматы с программируемой логикой
- •6.4. Синтез управляющего автомата с жёсткой логикой
- •6.4.1. Этапы синтеза
- •6.4.1.1. Задание условий работы автомата
- •6.4.1.2. Отметки граф – схемы алгоритма
- •6.4.1.3. Графы автоматов
- •6.4.1.4. Cинтез запоминающей части
- •6.4.1.5. Синтез выходной части
- •6.4.1.6. Синтез входной части
- •7. Контроль и диагностирование работы цифровых автоматов
- •7.1. Контроль логических операций
- •7.2. Контроль арифметических операций
- •7.3. Контроль и диагностирование передач информации
- •8. Программное обеспечение преобразования цифровых автоматов
- •8.1. Подпрограммы алгебраических операций
- •8.1.1. Подпрограмма настраиваемого объединения
- •8.1.2. Подпрограмма операции пересечения
- •8.1.3. Подпрограмма операции вычитания
- •8.1.4. Подпрограмма операции симметрической разности
- •8.1.5. Подпрограмма операции дополнения
- •8.2. Подпрограммы операций проверки отношения
- •8.2.1.Подпрограмма проверки отношения
- •8.2.2. Подпрограмма проверки равенства
- •8.3.7. Подпрограмма 'закачки' мсар1 в неоднородную мса
- •Заключение
- •Приложение 1. Подпрограммы реализации операций
- •Приложение 2. Контрольные вопросы курса
- •Содержание
- •Александр Васильевич Триханов
- •Учебное пособие
3.2.1. Последовательное соединение
Пусть
для последовательного соединения заданы
предыдущее состояние итогового автомата
s1
(s11,
s21),
входной сигнал ![]()
При формулировании алгоритмов выполнения соединений целесообразно исходные автоматы считать автоматами А и В, а результирующий автомат – автоматом С.
Алгоритм последовательного соединения автоматов можно сформулировать следующим образом:
1) начать;
2) перебирать все состояния S;
3) по состоянию S определить пару состояний sa, sb;
4) по сигналу x определить новые sa, ya;
5) по сигналу ya определить новые sb, yb;
6) по состояниям sa, sb определить новое состояние s;
7) выходной сигнал автомата B считать выходным сигналом y;
8) если не все состояния перебраны, то п.2;
9) закончить
По
табл.18 из данного состояния s11
по указанному сигналу первый автомат
S1
перейдет в состояние s13,
выдаст сигнал
По этому сигналу и исходному состоянию
s21
второй автомат перейдет в состояние
s21
и выдаст сигнал y21=y1
(табл.19).
При рассмотрении работы этого и других соединений нужно учитывать, что первый индекс относится к номеру исходного автомата, а второй индекс является действительным номером входного сигнала, состояния и выходного сигнала.
Должно учитываться взаимно однозначное соответствие между номером выходного сигнала одного исходного автомата и номером входного сигнала другого автомата.
Применительно к итоговому автомату первый индекс должен отбрасываться.
Состояния s13, s21 определяют новое состояние s5, выходной сигнал уже известен, он есть y1.
В результате последовательного соединения автоматов А и В, заданных в таблицах 18 и 19 соответственно, получается результирующий автомат С. При необходимости следует составить совмещенную таблицу переходов и выходов.
3.2.2. Параллельное соединение
Для
параллельного соединения пусть будут
заданы начальное состояние s5
(s13,
s21)
и входной сигнал ![]()
Оба автомата работают одновременно под действием одного и того же
входного
сигнала
Преобразователь
и преобразует выходные сигналы автоматов
А и В во множество выходных сигналов
итогового автомата YC:
YС = (YA, YB).
Функция преобразования отражена в табл .22.
Алгоритм функционирования параллельного соединения автоматов А и В можно сформулировать следующим образом:
1) начать;
2) перебирать предыдущие состояния SC;
3) по состоянию sc определить предыдущие состояния sa и sb;
4) по сигналу xc определить данные состояния sa, sb, выходные сигналы ya и yb;
5) по sa, sb определить данное состояние sc;
6) по ya, yb определить данный выходной сигнал yc;
7) если перебраны не все состояния SC, перейти к п.2.;
8) закончить.
Первый ЦА из s13 переходит в s12, выдает y11 (табл.18), второй автомат из s21 переходит в s22, выдает y22 (табл. 19). Получается новое состояние s4, выдается сигнал y2 (табл. 22).
В результате параллельного соединения автоматов А и В, заданных в таблицах 18 и 19 соответственно, получается результирующий автомат С, совместная таблица переходов и выходов которого должна быть составлена.
3.2.3. Соединение с обратной связью
При
обратной связи пусть будут заданы s4
(s12,
s22)
и ![]()
В данном соединении имеется некоторый функциональный преобразователь (табл.23), являющийся автоматом без памяти, который реализует отображение:
XA=(XC,YB).
В этом случае один из автоматов ЦАВ (автомат B) должен быть Мура. Табл.20 является совмещенной таблицей переходов и выходов автомата A, а табл. 21 – отмеченной таблицей переходов автомата В.
Алгоритм функционирования соединения автоматов с обратной связью можно сформулировать так:
начать;
перебирать предыдущие состояния sc;
по состоянию sc определить предыдущие состояния sa, sb;
по состоянию sb определить выходной сигнал yb;
по сигналу xc и yb определить xa;
по xa определить данные sa и ya;
по ya (xb) определить данное состояние sb;
по данным состояниям sa, sb определить данное состояние sc;
по ya определить yc;
10) если перебраны не все состояния SС, то к п.2;
11) закончить.
Второй
автомат по s22
выдает сигнал y22
(табл.20). По сигналам
и y22
преобразователь
(табл.23) формирует сигнал
.
Из состояния s12
первый автомат переходит в состояние
s11,
выдает сигнал y11=y1
(выходной
сигнал итогового автомата). По сигналу
y1
второй автомат из состояния s22
переходит
в состояние s22
(табл. 21). Новое состояние автомата S
есть s2.
В результате соединения автоматов А и В с обратной связью, заданных в таблицах 20 и 21 соответственно, получается результирующий автомат С, совместную таблицу переходов и выходов которого следует составить.
