9.1.7 Кодирование с числом элементов памяти, равным числу состояний .

      Этот способ кодирования заключается в том, что каждому из l состояний автомата ставится в соответствие один элемент памяти. В каждый момент времени только один элемент памяти должен находиться в состоянии “1”, а остальные - в состоянии “0”, поскольку автомат может находиться только в одном состоянии. Пример кодирования пяти состояний описанным способом приведен в табл. 11. Используемый способ часто называют кодированием с применением кодов “один из l”. Следует отметить, что этот способ кодирования позволяет упростить процедуру построения функций возбуждения и функций выходов за счет исключения этапа минимизации. Остановимся на этом вопросе подробнее.

      Если для кодирования состояний используются l двоичных переменных у₁, y₂ , ..., y_l, то существует2^l различных двоичных наборов значений этих переменных. Обозначим множество всех двоичных наборов Н. Разобьем это множество на l пересекающихся подмножествH₁, H₂, ..., H_l таким образом, чтобы в каждое подмножество H_lвходили2^l-1двоичных наборов, определяющих переключательную функцию вида y_i. В каждое подмножество H_iвходит только один набор_i, используемый при кодировании. Он состоит из l - 1 нуля и одной единицы, стоящей на i-м месте. При этом множество H_i' = H_i-_i, представляет собой совокупность неиспользованных двоичных наборов.       Пусть автомат переходит из состояния s', которому приписан код_i, в состояние s”, которому приписан код_i, под действием набора входных сигналов₁,₂, ...,_n. Если в качестве элемента памяти используется триггер D, то функция возбуждения, реализующая такой переход , имеет вид :

      Представим эту функцию следующим образом: y_k' = x₁^₁ x₂^₂ ... x_n^_n(у₁, y₂, ..., y_l). Функция(у₁, y₂, ..., y_l). является неполностью определенной переключательной функцией. Доопределим ее единицами на всех наборах, входящих в множество H_i'. В результате получаем функцию, совокупность единичных наборов которой совпадает с множеством H_i. Согласно построению, такая функция является переменной y_i, поэтому имеемy_k' = x₁^₁ x₂^₂ ... x_n^_n у_iПриведенные рассуждения показывают, что при выбранном способе кодирования каждый дизъюнктивный член функций возбуждения (функций выхода) содержит только одну внутреннюю переменную, определяющую соответствующее состояние автомата.

9.1.8 Структурные схемы с дешифратором.

      На рис. 22 приведена структурная схема автомата с двумя дешифраторами. Дешифратор ДС1 служит в схеме для преобразования входных сигналов, а дешифратор ДС2 - для преобразования кодов состояний.  

Число выходов каждого дешифратора определяется числом различных наборов значений его входных переменных. Каждых входной набор возбуждает единственный сигнал, соответствующий единице, на выходе дешифратора. Таким образом, в каждый момент времени на одном из выходов дешифратора имеется сигнал, соответствующий единице, а на остальных выходах - сигналы, соответствующие нулю. Это обстоятельство позволяет нам считать схемы с дешифратором состояний разновидностью схем с кодированием “один из l” и использовать свойства таких кодов и способы построения функций возбуждения и выходов, описанные в предыдущем параграфе, для рассмотрения схем.       Включение дешифратора входных сигналов в схему позволяет применить для описания переходов двухместные конъюнкции. При этом функции возбуждения и функции выходов могут быть представлены в виде:

y_i' = g_kx_s';z_j = g_px_q'.

      Принцип реализации таких функций показан на рис. 22 в поле комбинационной схемы.

9.1.9 Структурная схема с удвоенным числом элементов памяти.В структурной схеме автомата, выполненного на элементах импульсного типа (рис. 4), линии задержки используются для сохранения схемы, относящегося к моменту прихода входного сигнала, на время действия синхронизирующего сигнала. Такая задержка изменения состояния гарантирует отсутствие состязаний в схеме , которые могли бы возникнуть во время действия синхронизирующего сигнала.       Применение линий задержки в схемах в настоящее время ограничивается трудностями их изготовления в виде микроэлектронных интегральных схем. Последнее обстоятельство привело к тому, что на практике начали заменять линии задержки элементами памяти, которые в потенциальных системах элементов, обычно строятся на основе логических элементов и не нарушают технологической целостности схемы.       Структурная схема автомата с двумя ярусами элементов памяти изображена на рис. 24. Первый ярус элементов памяти используется в схеме для хранения кода состояния, относящегося к моменту прихода входного сигнала. Выходные сигналы элементов памяти этого яруса подаются на вход комбинационной схемы. Второй ярус элементов памяти предназначен для хранения кода состояния, в которое переходит автомат в рассматриваемом такте. Этот код должен передаваться в элементы памяти первого яруса либо в момент изменения входного сигнала, либо в момент его отсутствия.

      В схеме используется два синхронизирующих сигнала ₁и₂. Сигнал₂должен быть несколько сдвинут во времени относительно момента подачи входного сигнала. Такой сдвиг позволяет исключить влияние на элементы памяти переходных процессов, обусловленных риском в комбинационной части схемы. Сигнал₂подается на элементы конъюнкции и разрешает прохождение сигналов, соответствующих значениям функций возбуждения, на входы элементов памяти второго яруса. Сигнал₁осуществляет передачу кода состояния из элементов памяти второго яруса в элементы памяти первого яруса. Этот сигнал должен подаваться в схеме обязательно после окончания действия сигнала₂и входного сигнала.       Необходимо отметить, что приведенная структурная схема широко используется на практике при построении как типовых блоков цифровых вычислительных устройств: счетчиков, регистров, делителей и т. п., так и управляющих схем.