2 Описание общей схемы автомата

Содержание

yi = *i*202S)V*20rV*l?2 12

Xi 13

XI 15

.

Введение

У людей ещё на самых ранних стадиях развития человеческого общества воз­никла потребность в вычислениях. Для облегчения счёта люди использовали раз­личные приспособления, которые требовали участия человека в вычислениях.

Качественно новый этап развития вычислительной техники наступил с изобре­тением электронных вычислительных машин, которые работают автоматически в соответствии с заранее заданной программой. В настоящее время ЭВМ применяют­ся в различных областях науки, техники и народного хозяйства.

ЭВМ после загрузки программы и исходных данных решает заданную задачу без участия человека, то есть является цифровым автоматом.

В практике часто используется понятие цифрового автомата, под которым по­нимают устройство, предназначенное для преобразования цифровой информации. Одна из основных задач теории цифровых автоматов, решаемых применительно к построению различных цифровых устройств ЭВМ, заключается в том, чтобы свести задачу анализа и синтеза устройств к задаче анализа и синтеза комбинационных схем. В качестве основного математического аппарата используется аппарат алгеб­ры логики.

Разобраться в работе того или иного цифрового устройства, и тем более спро­ектировать его по заданным характеристикам, способен лишь специалист, владею­щий знаниями элементарной ЭВМ, а также умеющий применять методы логическо­го проектирования цифровых устройств для решения конкретных задач.

Наиболее распространёнными элементами вычислительной техники являются триггеры. Триггер - это электронное устройство, имеющее два устойчивых состоя­ния. Триггер также называют элементарным устойчивым автоматом. В данной рабо­те разработан цифровой автомат Мили, который в качестве памяти содержит D- триггер, триггер запоминания.

1Анализ технического задания

В данной курсовой работе требуется выполнить реализацию цифрового автома­та Мили, содержащий в качестве памяти D-триггер, на элементах «И-НЕ», а также произвести синтез цифрового автомата в соответствии с таблицами переходов и вы­ходов.

Основными задачами теории автоматов являются задачи анализа и синтеза ав­томатов. Под анализом автомата понимают установление закона его функциониро­вания по заданной схеме. Под синтезом автомата понимают построение схемы ав­томата из более простых автоматов по заданному закону функционирования.

На этапе синтеза цифрового автомата в качестве стандартной формы задания автоматов используют кодирование буквами, соответствующих структурных алфа­витов, таблицы переходов и таблицы выходов. Кроме того, задают или выбирают набор элементарных автоматов и логических элементов. В результате выполнения синтеза получают структурную схему автомата, то есть получают схему, на которой показаны соединения между элементарными автоматами и логическими элемента­ми, которые образуют автомат. Таким образом, любой цифровой автомат состоит из элементарных автоматов и логических схем.

Асинхронный D-триггер имеет один входD, основной и инверсный выходы (Рис.1).

Рис.1- СхемаD-триггера на элементах «И-НЕ» Общая схемаD-триггера:

Как видно из общей схемы D-триггера, синтез триггерной схемы сводится к определению переключательных функций дляRиSв зависимости от переменнойD, которые определяют логическую схему блока КС.

D-триггер - это триггер запоминания одного бита информации, то есть запоми­нания цифры “0” или “1”. Таким образом,D-триггер устанавливается в то состоя­ние, которое соответствует информации наD- входе. Так, если на входе подается цифра “0”, тоD-триггер должен установиться в “0” и хранить эту информацию, и, соответственно, если на вход подается “1”, тоD-триггер должен устанавливаться в “1” и должен ее хранить до поступления новой информации.

Обобщённая схема конечного цифрового автомата выглядит следующим обра­зом:

Рис.2- Общая схема автомата Схема состоит из комбинационной схемыF, элементарных автоматов памятиQi,Q2 .•Qnи преобразователей П1 и П2. Входной алфавит автомата представляет собой множество буквxi, Х2, Х3. Преобразователь Пь называемый кодировщиком, преобразовывает символы входного алфавитаxi, Х2 , хз в совокупность двоичных значений сигналов на физических входах автоматах*,х*₂.Выходной алфавит авто­мата представляет собой множество буквyi, уг,Уз > У4. Преобразователь П2, называе­мый дешифратором, преобразует совокупность двоичных значений сигналов на фи­зических выходах автоматау*, у\в символы выходного алфавитаyi, уг, уз, У4-

Комбинационная схема Fопределяет логику работы автомата. На ее входы по­даются сигналы с физических входов автоматах*₉ х\и с выходов элементарных автоматовQi,Q2, а выходы схемы соединяются с физическими выходами автоматау*,у\и с входами элементарных автоматов. Структурный синтез автомата заклю­чается в построении такой схемы автомата, которая функционирует в соответствии с заданными таблицами переходов и выходов автомата.

Часто автомат задают с помощью графа. Этот язык удобен и нагляден. Граф ав­томата - ориентированный граф, вершины которого соответствуют состояниям, а дуги - переходам между ними. Две вершины графа автомата (исходное состояние и состояние перехода) соединяется дугой, направленной от исходного состояния к со­стоянию перехода. Дуге графа автомата приписывается входной сигнал и выходной сигнал. В графе автомата не должно существовать двух дуг с одинаковыми входны­ми сигналами, выходящих из одной и той же вершины.

X1V1

Х1У4

Х₃У2

Рис.З - Г раф автомата