|
K1K2 |
|||||
a6 |
011 |
a1 |
000 |
x4 |
- |
K2K3 |
|
|
a2 |
010 |
x4 |
y1y2 |
K3 |
4. Для получения функций возбуждения поступаем следующим образом. Выражение для каждой функции получается в виде логической суммы произведений вида aiX, где ai - исходное состояние, X-условие перехода. Для упрощения полученных выражений выполняем все возможные операции склеивания и поглощения:
J1 = a2x3 + a4x2 K1 = a3 + a5
J2 = a1x1 K2 = a5 + a6x4
J3 = a1x1 + a2x3x2 K3 = a4x2 + a6x4 + a6x4 = a6 + a4x2
5. Для получения функций выходов поступаем аналогично:
y1 = a1x1 + a2x3x2 + a4x2 + a6x4
y2 = a1x1 + a2x3x2 + a2x3 + a4x2 + a5 + a6x4
y3 = a2x3 + a3 + a1x1
y4 = a1x1 + a2x3x2 + a3 + a4x2
6. Для построения функциональной схемы автомата по полученным выражениям необходимо либо заменить ai его значениями через Q1Q2Q3 либо получить сигнал, соответствующий ai. Обычно используют второй способ и для получения сигнала ai применяют так называемый дешифратор состояний, на вход которого поступают сигналы с выходов элементов памяти Q1Q2Q3. Кроме того, при построении схемы стараются выделить общие части, встречающиеся в функциях возбуждения или выходных сигналах. В этом случае окончательная система уравнений, по которым строится схема, будет иметь вид:
A = a2x3x2+J2 ; J1 = D + B ; y1 = A + B + E ;
B = a4x2 ; K1 = a3 + a5; y2 = A + D + C + a5 + E ;
C = a4x2 ; J2 = a1x1 ; y3 = D + F + a3 ;
D = a2x3 ; K2 = a5 + a6x4 ; y4 = a3 + B + J3;
E = a1x1 ; K3 = a6 + C ;
F = a1x1 J3 = F+a2x3x2
Функциональная схема автомата, построенная на основании полученных уравнений, представлена на рис. 58.
СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ АВТОМАТА МУРА
Выполним структурный синтез микропрограммного автомата Мура, заданного своей таблицей переходов-выходов (табл.29 или табл. 30). В качестве примера синтез будем выполнять по обратной таблице (табл. 32).
1. В исходном автомате количество состояний М=7, следовательно число элементов памяти
m = ] log 2 M [ = ] log 2 7 [ = 3
Пусть для синтеза используется D-триггеры.
2. Кодируем внутренние состояния автомата, используя алгоритм кодирования для D-триггеров. Количество переходов в данное состояние легко определяется из обратной таблицы: a1 ~ 2, a2 ~ 3, a3 ~ 2, a4 ~ 1, a5 ~ 1, a6 ~ 1, a7 ~ 2.
Поэтому коды состояний следующие:
a2-000, a1-001, a3-010, a7-100, a4-011, a5-101, a6-110.
3. Строим структурную таблицу переходов - выходов автомата Мура.
Табл. 32. Структурная таблица переходов - выходов автомата Мура.
am
K(am)
as(Y)
K(as)
X
ФВ
a6
110
a1(-)
001
x4
D3
a7
100
1
D3
a1
001
a2(y1y2)
000
x1
-
a2
000
x3x2
a6
110
x4
a1
001
a3(y3y4)
010
x1
D2
a4
011
1
D2
a3
010
a4(y1y4)
011
x2
D2D3
a2
000
a5(y2y3)
101
x3
D1D3
a2
000
a6(y4)
110
x3x2
D1D2
a3
010
a7(y2)
100
x2
D1
a5
101
1
D1
Построение таблицы выполняется аналогично автомату Мили.
4. Выражения для функций возбуждения получаются в виде суммы произведений aiх, где ai-исходное состояние, х - условие перехода.
D1 = a2x3 + a2x3x2 + a3x2 + a5
D2 = a1x1 + a4 + a3x2 + a2x3x2
D3 = a6x4 + a7 + a3x2 + a2x3
или
A = a3x2
B = a2x3x2
D1 = a2x3 + B + a3x2 + a5
D2 = a1x1 + a4 + A + B
D3 = a6x4 + a7 + A + a2x3
5. Выражения для выходных сигналов автомата Мура получаем, исходя из того, что эти сигналы определяются только внутренним состоянием автомата.
y1 = a2 + a4
y2 = a2 + a5 + a7
y3 = a3 + a5
y4 = a3 + a4 + a6
6. Для построения функциональной схемы автомата как и в предыдущем случае используем дешифратор состояний. Схема представлена на рис. 61 .
ЗАМЕЧАНИЯ.
1. При синтезе микропрограммных автоматов изложенным методом получаемые выражения для функций возбуждения не всегда являются минимальными и в некоторых случаях могут быть упрощены. В частности, можно доопределить функции возбуждения на некоторых наборах единичным значением (а не нулевым, как было ранее) и выполнить все операции склеивания. Например, в синтезированном ранее автомате Мили таким образом можно получить значение k1=1. Рекомендуется в этом убедиться самостоятельно.
Для упрощения схем автоматов можно также предварительно упростить ГСА, уменьшив количество вершин или узлов методами, изложенными в / /.
Автомат Мили в течении такта сохраняет свое состояние и лишь в конце его переходит в новое. Пока автомат находится в данном состоянии Ai он вырабатывает выходные сигналы y=f(Ai,x), где х - сигналы, подаваемые на вход автомата в течение данного такта. В связи с этим автомат Мили может интерпретировать микропрограмму корректно только в том случае, если для любого перехода выполняется условие независимости логических условий от результатов выполнения микроопераций на данном переходе.
Условие независимости нарушается, если на некотором переходе из аm в аs под действием сигнала х с выработкой уi наблюдается функциональная зависимость х = f(уi). В таком случае выполнение микрооперации уi может привести к изменению значения х и автомат, находясь в состоянии аm, и, реагируя на набор входных сигналов, сформирует набор выходных сигналов, не соответствующий микропрограмме. Чтобы избежать этого, можно использовать следующие способы:
1) запомнить значение сигналов х на промежуток времени, равный длительности такта;
2) ввести в автомат дополнительные состояния;
3) реализовать автомат по схеме Мура.
Запоминание значений сигналов х в течение такта осуществляется операционным автоматом с помощью дополнительных элементов памяти – триггеров. Интерпретация микропрограммы автоматом Мура рассматривалась ранее. Введение дополнительных состояний иллюстрируется рис. 59 .
В исходном автомате (рис. 59.а) есть переходы из аi в аj под действием сигналов х и х с выработкой y1 и y2 соответственно и имеет место х = f(y1, y2). Действительно, введение вспомогательных состояний аk и аl позволяет устранить возможную ошибку в выдаче выходных сигналов. На переходах аi аk или аiаl выходные сигналы не вырабатываются. Переходы аi аk или аiаl являются безусловными с выработкой y1 или y2 соответственно. В таком случае изменение значения х, в результате выполнения микроопераций y1 или y2, не повлияет на выходной сигнал, вырабатываемый автоматом, так как на переходах аi аk или аiаl выходной сигнал уже не зависит от х.
|
Синтез управляющего автомата
Мура
на базе регистра сдвига.
Кроме рассмотренного ранее канонического метода, существуют и другие методы синтеза управляющих автоматов, среди которых наиболее широко используется синтез на базе регистра сдвига. Этот метод позволяет при построении схемы отказаться от дешифратора, т.к. состояния кодируются унитарным кодом. В автомате количество элементов памяти выбирается равным количеству внутренних состояний. В каждый момент времени только один триггер находится в 1, остальные в 0. Обычно при синтезе на базе регистра сдвига используются D-триггеры. Очень эффективен данный метод для так называемых линейных микропрограмм, т.е. микропрограмм без ветвлений (отсутствует логические условия). Рассмотрим пример синтеза управляющего автомата Мура данным методом. Пусть закодированная ГСА микропрограммы имеет вид рис. 60. Разметив данную ГСА для автомата Мура, получаем семь состояний. Следовательно число триггеров m=7. Выполним синтез с использованием D-триггеров. Закодируем состояния унитарным кодом: a1=1000000, a2=0100000,..., a7=0000001. Обратная структурная таблица переходов-выходов для данного автомата представлена в таблице.
am
Kam
as(y)
Kas
x
ФВ
а6
0000010
а1(-)
1000000
1
D1
а7
0000001
1
D1
а1
1000000
а2(y1 y2)
0100000
1
D2
а2
0100000
а3( y2)
0010000
1
D3
а3
0010000
а4(y3 y4)
0001000
1
D4
а4
0001000
а5( y2)
0000100
D5
а5
0000100
а6(y3)
0000010
1
D6
а4
0001000
а7(y4)
0000001
x
D7
На основании структурной таблицы записываем выражения для выходных сигналов yi и функций Di :
D1 = a6 + a7 y1 = a2
D2 = a1 y2 = a2 + a3 + a5
D3 = a2 y3 = a4 + a6
D4 = a3 y4 = a4 + a7
D5 = a4
D6 = a5
D7 = a4×x
Т.к. состояния автомата закодированы унитарным кодом, то можно отождествить каждое состояние с выходом соответствующего триггера, т.е. принять аi=Qi. Для принятого способа кодирования переход из одного состояния в другое как бы сопровождается сдвигом кода, за-
писанного в семиразрядном регистре. Этим и объясняется название метода. Функциональная схема автомата Мура, построенная по полученным уравнениям, приведена на рисунке 62. При определенных навыках синтез автомата Мура на базе регистра сдвига выполняется непосредственно по отмеченной ГСА без построения структурной таблицы переходов-выходов.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.