29. Конечные автоматы. Классификация.

Конечный автомат - математическая модель устройства с конечной памятью. Конечный автомат перерабатывает множество входных дискретных сигналов в множество выходных сигналов. По способу формирования функций выходов бывают автоматы Мили и Мура.

Асинхронный автомат - конечный автомат, в котором выходные сигналы считываются в любое время, а переход в новое состояние определяется лишь временем срабатывания всех логических элементов, входящих в логический преобразователь.

Синхронный автомат - конечный автомат, в котором: - генератор тактовых импульсов воздействует на автомат; - выходные сигналы считываются только во время выдачи тактовых импульсов, когда под воздействием входных и промежуточных сигналов автомат уже перешел в новое состояние.

30. Конечные автоматы. Описание и способы задания.

Конечный автомат - математическая модель устройства с конечной памятью. Конечный автомат перерабатывает множество входных дискретных сигналов в множество выходных сигналов. Различают синхронные и асинхронные конечные автоматы. По способу формирования функций выходов бывают автоматы Мили и Мура.

Диаграмма состояний (или иногда граф переходов) — графическое представление множества состояний и функции переходов. Представляет собой нагруженный однонаправленный граф, вершины которого — состояния КА, дуги — переходы из одного состояния в другое, а нагрузка — символы, при которых осуществляется данный переход. Если переход из состояния q1 в q2 может быть осуществлен при появлении одного из нескольких символов, то над дугой должны быть надписаны все они.

Таблица переходов — табличное представление функции δ. Обычно в такой таблице каждой строке соответствует одно состояние, а столбцу — один допустимый входной символ. В ячейке на пересечении строки и столбца записывается действие, которое должен выполнить автомат, если в ситуации, когда он находился в данном состоянии на входе он получил данный символ.

31. Регистры. Последовательно-параллельные регистры: пример реализации и принцип действия Регистрами называются устройства, выполняющие функции приема, хранения, логической обработки и передачи информации. Информация в регистре хранится в виде числа (слова), представленного комбинацией сигналов "0" и "1". Каждому разряду числа, записываемому в регистр, соответствует свой разряд регистра В регистре могут выполняться следующие основные операции над n-разрядным входным кодом х₁, x₂, x₃, ..., х_n: а) предварительная установка регистра; б) прием и хранение кода числа х₁, x₂, x₃, ..., х_n из другого устройства; в) передача кода числа из регистра в другое устройство (в сумматор, в запоминающее устройство, в другой регистр и т. д.); г) сдвиг хранимого в регистре кода на один или несколько разрядов вправо или влево; д) преобразование последовательного кода в параллельный и наоборот; е) поразрядные логические операции. Классифицируются регистры по способу приема и выдачи кода числа (параллельные, последовательные, параллельно-последовательные), по количеству каналов передачи информации (парафазные и однофазные), по способу тактирования (однотактного и многотактного действия).

Для приема любого кода числа х₁, х₂, х₃, ..., х_n и его выдачи применяются системы входных и выходных логических схем.

На рисунке 2.3 приведена функциональная схема регистра на асинхронных RS-триггерах, которая позволяет принимать числа, заданные в параллельном коде потенциальными однофазными сигналами, поступающими на входы системы входных схем "И", и осуществлять выдачу этого числа или с выходов Q (прямой код числа), или с выходов (инверсный код) с помощью элементов 2И-ИЛИ.

После подачи сигнала У₁ триггеры регистра устанавливаются в состояние 000. Поданный на шину приема числа импульсный сигнал У₂ проходит на единичные (S) входы триггеров регистра только в тех разрядах, где х_i = 1. Если код числа х₁, x₂, х₃ задан в виде импульсных сигналов, то необходима синхронизация передачи сигналов информационного кода и сигнала приема кода. При использовании синхронных RS-триггеров входные логические элементы И исключаются, а функции сигнала У₂ выполняет синхросигнал, подаваемый в триггер. Функциональная схема регистра на синхронных RS-триггерах приведена на рисунке 2.1. Здесь прием информации в регистр осуществляется в парафазном коде (х₁, ; x₂, ; x₃, ) без предварительной установки и за один такт. При этом на S-вход каждого триггера подается код данного разряда числа (х_i), на вход R – его инверсия ( ).

Выдача числа из регистра может осуществляться как в прямом, так и в инверсном коде. С прямых выходов триггеров регистра снимается прямой код, с инверсных – инверсный. При парафазной выдаче числа используются одновременно оба выхода каждого триггера, при однофазной – только один из них. Так, в схеме, представленной на рисунке 2.3 для выдачи информации в прямом коде используется сигнал У₃, а в инверсном – У₄. При парафазной выдаче прямого и инверсного кодов используются две схемы 2И-ИЛИ на один разряд.

31. Регистры. Параллельно-последовательные регистры: пример реализации и принцип действия.

Регистрами называются устройства, выполняющие функции приема, хранения, логической обработки и передачи информации. Информация в регистре хранится в виде числа (слова), представленного комбинацией сигналов "0" и "1". Каждому разряду числа, записываемому в регистр, соответствует свой разряд регистра В регистре могут выполняться следующие основные операции над n-разрядным входным кодом х₁, x₂, x₃, ..., х_n: а) предварительная установка регистра; б) прием и хранение кода числа х₁, x₂, x₃, ..., х_n из другого устройства; в) передача кода числа из регистра в другое устройство (в сумматор, в запоминающее устройство, в другой регистр и т. д.); г) сдвиг хранимого в регистре кода на один или несколько разрядов вправо или влево; д) преобразование последовательного кода в параллельный и наоборот; е) поразрядные логические операции. Классифицируются регистры по способу приема и выдачи кода числа (параллельные, последовательные, параллельно-последовательные), по количеству каналов передачи информации (парафазные и однофазные), по способу тактирования (однотактного и многотактного действия).

Для приема любого кода числа х₁, х₂, х₃, ..., х_n и его выдачи применяются системы входных и выходных логических схем.

На рисунке 2.3 приведена функциональная схема регистра на асинхронных RS-триггерах, которая позволяет принимать числа, заданные в параллельном коде потенциальными однофазными сигналами, поступающими на входы системы входных схем "И", и осуществлять выдачу этого числа или с выходов Q (прямой код числа), или с выходов (инверсный код) с помощью элементов 2И-ИЛИ.

П осле подачи сигнала У₁ триггеры регистра устанавливаются в состояние 000. Поданный на шину приема числа импульсный сигнал У₂ проходит на единичные (S) входы триггеров регистра только в тех разрядах, где х_i = 1. Если код числа х₁, x₂, х₃ задан в виде импульсных сигналов, то необходима синхронизация передачи сигналов информационного кода и сигнала приема кода. При использовании синхронных RS-триггеров входные логические элементы И исключаются, а функции сигнала У₂ выполняет синхросигнал, подаваемый в триггер. Функциональная схема регистра на синхронных RS-триггерах приведена на рисунке 2.1. Здесь прием информации в регистр осуществляется в парафазном коде (х₁, ; x₂, ; x₃, ) без предварительной установки и за один такт. При этом на S-вход каждого триггера подается код данного разряда числа (х_i), на вход R – его инверсия ( ).

Выдача числа из регистра может осуществляться как в прямом, так и в инверсном коде. С прямых выходов триггеров регистра снимается прямой код, с инверсных – инверсный. При парафазной выдаче числа используются одновременно оба выхода каждого триггера, при однофазной – только один из них. Так, в схеме, представленной на рисунке 2.3 для выдачи информации в прямом коде используется сигнал У₃, а в инверсном – У₄. При парафазной выдаче прямого и инверсного кодов используются две схемы 2И-ИЛИ на один разряд.