- •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
6.4.1.3. Графы автоматов
Графы автоматов Мура и Мили показаны на рис.38 и 39 соответственно. Как видно, в начале дуги ставится осведомительный (входной) сигнал. Что касается выходных сигналов, то в ЦА Мура они фиксируются внутри вершины состояний, а в ЦА Мили - на конце дуги. Из графов также видно, что вершин в графе автомата (ГА) Мура больше по сравнению с числом вершин в ГА Мили.








s0
s0
*
0
0



1 1
Y
1 Y1
s1

s1
*

0 0






1 1
Y


2
Y5 Y2
Y5
s2 s5






s2 *
Y
3 Y
3
s3





















s3
*
Y
4
s4

Y4 

Y6 s4
* Y6
s6
0 0



1 *s0
1 s0

YK
YK
*
0 0
1




Рис.36 Отметки для ЦА Мура Рис.37 Отметки для ЦА Мили
X2 1





s1
s2
X1 y1,y3 y2
_


_
__
X
1
s0
X2
s3
y4,y5



__
1 X3 1






1
s6
s5
X3X4
s4
y6
y5
y1,y2
__
X3X4
Рис.38. ГА Мура

X2y2

y1
1

y3
s1
X2
y6
s2
_
_
X1
y4,y5


s0 s3




y5 __ __ 1
X3X4 X3 y1,y2
y1
s4
X3X4 y2
Рис.39. ГА Мили
Для ЦА принято входные сигналы обозначать прописными буквами с
преобразованием номера в индекс: следовательно, вместо ХI надо писать х i.
6.4.1.4. Cинтез запоминающей части
Количество триггеров запоминающей части у ЦА определяется из расчета того, чтобы число состояний регистра было бы не меньше того, что получилось на графе автомата.
Следовательно, nT log2 ns,
где: ns - число состояний, nT - количество триггеров.
Для УЦА Мура ns,my = 7, для УА Мили ns,my = 5. В любом случае требуется по три триггера. Одно состояние в первом случае и три состояния во втором случае будут лишними.
На рис.40 представлена запоминающая часть обоих автоматов с указанием задействованных выходов дешифратора DC.
Старшим разрядом регистра является первый, младшим - третий.
DC

s0
T
1


s1



ЦА
s2
Мили
ЦА
T
2





s4
T
3




s6

s7
СИ
Рис. 40. ЗЧ обоих автоматов
6.4.1.5. Синтез выходной части
Легче идет синтез выходной части для ЦА Мура. В данном случае имеет место соответствие между данным состоянием и выходными сигналами:
s1 y1, y3, s2 y2, s3 y4, y5, s4 y1, y2, s5 y5, s6 y6.
Из этого соответствия следует, что :
y1 = s1 V s4; y2 = s2 V s4; y3 = s1; y4 = s3; y5 = s3 V s5; y6 = s6.
Логическая схема формирования выходных сигналов показана на
рис. 41.
1



11 y1


s1
1
s2
y2

s3

y3

s4



s5
y4
1

s6
y5

y6

Рис.41 Схема формирования выходных сигналов УА Мура
При синтезе выходной части ЦА Мили следует дополнительно использовать входные сигналы X1 - X4:
s0 X1, y1, y3; s1 X2, y2;
s
1
X2, y6;
s2
y4,
y5;
s3 y1, y2; s4 X3X4,y5;

s4
X3,y1,y2;
s4
X3X4, - .
Из этого следует, что:
y

1
=s0
X1 V s3V
s4
X3; y2
=
s1
X2
V
s3
V
s4
X3;
y3 = s0 X1; y4 = s2; y5 = s4 X3X4 V s2; y6 = s1 X2.
Логическая схема формирования выходных сигналов ЦА Мили показана на рис. 42.
