Конечный автомат с жесткой логической структурой. Микропрограммный автомат
Кыргызско-Российский
Славянский Университет
Естественно-технический
факультет
Кафедра
информационных и вычислительных технологий
ОТЧЕТ
по
дисциплине:
«Схемотехника»
на
тему:
«Лабораторная
работа №4.
Конечный
автомат с жесткой логической структурой. Микропрограммный автомат»
Выполнили:
студенты
группы ЕПИ-1-12
Благодатских В.В.
Гесь В.П.
Проверил: Маханьков
Ю.П.
Бишкек
2013
Простейшей моделью управляющего автомата
является дискретное устройство, с n входами, k выходами и s внутренними цепями
обратных связей. Формальной моделью таких дискретных устройств в теории
автоматов является конечный автомат.
Конечным автоматом называется устройство,
определяемое конечным множеством состояний входа p ={p1, p2, ...pN}, конечным
множеством состояний выхода у ={у1, у2, ...уK}, конечным множеством внутренних
состояний h ={h1, h2,...hS} и двумя функциями: функцией переходов и функцией
выходов. Из множества внутренних состояний выделяется некоторое состояние hi,
называемое начальным состоянием автомата.
Предполагается, что автомат функционирует в
дискретные моменты времени, т.е. непрерывная шкала времени разделена на
интервалы, которые занумерованы целыми числами ti =0, 1,2,... и которые
называются тактами работы автомата. В течение длительности такта сохраняются
неизменными все состояния автомата. В зависимости от того, чем определяется
длительность такта, автоматы разделяются на два класса: синхронные и
асинхронные.
Синхронный автомат имеет генератор тактовых
импульсов, и входные сигналы могут воздействовать на автомат лишь при наличии
тактового сигнала.
В асинхронных автоматах изменение состояний
выхода определяется только моментами изменения входных состояний.
В классе синхронных конечных автоматов
рассматривают два типа автоматов: модель Мили и модель Мура.
Работа модели подобного конечного автомата
происходит следующим образом.
В начальный момент производится сброс состояния
памяти и счетчика в «0» подачей импульса с генератора начальной установки.
После этого производится подача импульсов с
тактового генератора на счетчик, состояние которого будет изменяться от 0 до 15
и это состояние поступает на вход адреса памяти (А0, А1, А2, А3) логического
преобразователя. На информационные входы памяти (D0, D1, D2, D3) подается
сигнал соответствующий таблице переходов конечного автомата. Одновременно с
подачей адреса и сигналов на информационные входы, на вход записи (W) подается
сигнал записи в память с генератора записи. В результате этих действий в память
логичесского преобразователя будет произведена последовательная запись
инфомации с генератора таблицы переходов.
После того, как произведена запись таблицы
переходов в память, счетчик переключается в режим предустановки, в котором
состояния со входов (D0, D1, D2, D3) поступают непосредственно на выходы
счетчика (Q0, Q1, Q2, Q3) и на адреса памяти логического преобразователя.
Таким образом на входы памяти (А0, А1, А2, А3)
логического преобразователя будут подаваться состояния с генератора
управляющего сигнала через входы счетчика (D2, D3) и внутреннего состояния
автомата b2, b3, через (D0, D1). С выхода памяти записанная в ней информация
будет подана для записи на входы триггеров характеризующих внутреннее состояние
автомата.
|
Адрес
|
Код правления
|
Состояние автомата
|
Выход лог. преобраз.
|
|
a4
|
a3
|
b2
|
b3
|
b2_
|
b3_
|
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
|
1
|
0
|
0
|
0
|
1
|
0
|
0
|
|
4
|
0
|
1
|
0
|
0
|
0
|
1
|
|
5
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
|
6
|
0
|
1
|
1
|
1
|
0
|
|
8
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
|
9
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
|
10
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
|
11
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
|
12
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
1
|
|
13
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
|
14
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
|
15
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
|
Адрес памяти преобразователя
|
Код в памяти
|
.define DATA
+0u 0001
+4.2u 0000
+8.2u 0110
+12.2u 0000
+16.2u 1001
+20.2u 1010
+24.2u 1010
+28.2u 1000
+32.2u 0101
+40.2u 0111
+44.2u 0100
+48.2u 1101
+52.2u 1110
+56.2u 1111
+60.2u 1101
+65u 0000
В качестве функций входа логического
преобразователя для изменения внутреннего состояния конечного автомата в данной
схеме используются два младших разряда (полужирный шрифт), записанной в память
тетрады. Запись в два старших разряда тетрады (выделены курсивом), можно
использовать в качестве выходной функции конечного автомата (У).
Как видно из таблицы при реализации данного
автомата к некоторым ячейкам памяти обращение не производится (2, 3, 7) потому
в них может быть записана любая информация. Последняя 17 и больше кодовая
комбинация с генератора таблицы переходов в память записана не будет, так как
на вход записи в память подается только 16 импульсов с генератора записи, т.е.
количество импульсов равное объему памяти.