Исключение состязаний элементов памяти в синхронных автоматах.

Явление состязания элементов памяти рассматривается в асинхронном автомате. Устранение данного влияния в синхронных автоматах основано на применении триггеров с внутренней задержкой. В нашем курсе – это двухступенчатые триггеры, построенные по структуре MS. В этом случае структурный автомат будет выглядеть следующим образом:

C₁ = C

C₂ = ⌐C

К моменту времени t₀триггеры должны быть установлены в начальное состояние и на вход поданы значенияX_i.

К моменту t₁должны быть сформированы функции возбуждения φ₁и φ_k,t₁–t₂– запись нового значения в триггер 1 ступени. В это время происходит состязание элементов памяти только 1 ступени. Так как на входах комбинационного узла ничего не меняется (запись во 2 ступени запрещена, т.к.t₂= 0), то данное состязание является не критическим.

Длительность сигнала С₁должна быть достаточна для записи информации во все триггеры 1 ступени . К моментуt₃на входах 2 ступени должны быть установлены новые значения. В интервале времениt₃t₄происходит запись во 2 ступень, и появляются новые значения на выходах элементов памяти автомата. В данном интервале происходит состязание элементов памяти 2 ступени. Это состязание также не критическое , так как С₁= 0 и запись нового состояния в элементы памяти запрещена. Длительность С₂= 1 должна быть достаточна для записи во все триггеры второй ступени. Во время С₂изменяетсяQ_i, которые поступают на вход комбинационного узла и вызывают его срабатывание. Следовательно, целесообразно в это время менять иX_i. Интервал (t₄–t₅) представляет собой интервал, в котором срабатывает комбинационный узел и формируютсяY_jи φ_j, так как к моменту времени С₁ = 1 на выходах комбинационного узла значения стабильны, то при С₁= 1 можно считывать значенияY.

Часто вместо двух синхроимпульсов используют прямое и инверсное значение одного. При этом, например, при С = 1 срабатывает (например) 1 ступень, при С = 0 вторая. Тогда длительность С = 1 определяется временем срабатывания триггеров 1 ступени, а С = 0 – сумма времен второй ступени и Комбинационного узла.

Пример:

Временная диаграмма:

Рассчитаем параметры сигнала синхронизации

С = 1 – запись в первую ступень

t_C=S = τ + 2 τ = 3 τ

2 τ– время сбрасывания двух внутренних триггеров,τ– время срабатывания элементов и на входахMтриггеров

t_C=0=t_тр+t_ку= 3τ+τ= 4τ

T= 7 τ

Структура автоматов на плм и пзу.

Используя ПЛМ и ПЗУ можно использовать только комбинационные узлы.

Обе микросхемы можно рассмотреть как устройство:

Матрицы И , ИЛИ – программируемые. На вход И матрицы И поступают прямые и инверсные значения входных переменных, на выходе получаем конъюнкции произвольного содержания от входных переменных. Выходы матрицы И называются термами.

В ПЗУ k= 2ⁿ, причем все термы разные.

В конъюнкцию ПЗУ входят все переменные, следовательно в ПЗУ матрица И представляет собой дешифратор, т.е. матрица И непрограммируемая, а содержит все возможности для конъюнкций.

В ПЛМ k< 2ⁿ. Матрица И программируема, причем на нескольких выходах можно получать одно и тоже. При реализации комбинационных схем на ПЗУ и ПЛМ заключается в распределении контактов на ПЗУ и ПЛМ между аргументами и функциями и второе в «прошивке» ПЗУ и ПЛМ.

Таблица прошивки для ПЗУ аналогична таблицы истинности функции. Таблица прошивки ПЛМ аналогична интервальной прошивке при совместной минимизации функций.

Пример :для ПЗУ.

an	…	a1	a0	Q0	…	Qm
0	…	0	0	0	…	1
0	…	0	1	1	…	0
0	…	1	0	1	…	1
0	…	1	1	0	…	0
1	…	1	1	1	…	0

Здесь a_i – входы ПЗУ,Q_i- выходы.

Для ПЛМ:

an	…	a1	a0	Q0	…	Qm
0	…	1	z	v		v
z	…	z	1	v
z	…	0	1		v	v
1	…	z	z	v	v
…	…	…	…	…	…	…
0	…	z	1	v

Условное графическое обозначение:

При нехватки числа выходов:

При нехватки термов:

Y_j = Y_j¹ v Y_j¹¹

Y_k = Y_k¹ v Y_k¹¹