Кодирование состояний автомата, выбор элементов памяти

Основываясь на том виде, который принимает граф Мили (большое количество последовательных переходов и незначительное число нестандартных), можно сделать вывод, что при использовании соседнего кодирования, счетчика и дешифратора есть вероятность построения варианта УУ, близкого к оптимальному. Но для более точной оценки необходим более детальный анализ. А именно, сравнение схем УУ, построенных на D-триггерах с дешифратором, на RS-триггерах с дешифратором с использованием соседнего кодирования, на счетчике с дешифратором, а также на сдвиговом регистре с использованием унитарного кодирования.

Реализуем управляющий автомат для основной операции на счетчике с дешифратором.

Для кодирования состояний автомата на счётчике необходимо, чтобы разность кодов между соседними состояниями составляла единицу. Данная кодировка представлена в таблице 7.

Таблица 7 – Коды внутренних состояний УА

Составляем прямую структурную таблицу переходов и выходов автомата Мили (таблица 8) и формируем логические выражения для функций возбуждения, которые получают по таблице как конъюнкции соответствующих исходных состояний a_m и входных сигналов, которые объединены знаками дизъюнкции для всех строк, содержащих данную функцию возбуждения.

Таблица 8 – Прямая структурная таблица переходов и выходов автомата Мили.

Получение логических выражений для функций возбуждения счетчика

+1 = a0x1 v a1~x2 v a2x1 v a3~x2 v a4~x3~x4 v a5 v a6x6~x7 v a6x6x7~x8 v

v a8x9

-1 = a6~x6

R = a1x2 v a3x2 v a4x3 v a4~x3x4 v a6x6x7x8 v a7

y0 = a0x1 v a2x1

y1 = a0x1 v a1x2 v a3x2 v a4~x3x4 v a7x4

y2 = a1~x2 v a3~x2

y3 = a6x6~x7

y4 = a4~x3~x4x5 v a6~x6x5

y5 = a5

y6 = a1x2 v a3x2 v a4~x3x4 v a7x4

y7 = a4x3 v a6x7x6x8

y8 = a8x9

После упрощения получим:

+1 = y0 v a5 v y8 v y3 v y2 v r~x4 v qx7~x8

-1 = m

R = y6 v y7 v a7~x4

y0 = (a0 v a2)x1

y1 = a0x1 v y6

y2 = h~x2

y3 = q~x7

y4 = (r~x4 v m)x5

y5 = a5

y6 = hx2 v (r v a7)x4

y7 = (a4 v qx7)x8

y8 = a8x9

h = a1 v a3

m = a6~x6

r = a4~x3

q=a6x6

По данным логическим функциям видно, что запись в счетчик во время работы УУ не производится (она нужна только в момент сброса УУ до начала его работы). Следовательно, в процессе работы УУ используются только счетные входы и вход сброса. Логическую функцию для счетного входа «+1» можно еще упростить. Если в определенный момент времени формирования следующего внутреннего состояния УУ поступает сигнал на R, то в этот же момент времени информация не должна повлиять на срабатывание счетных входов. Если используется счетчик с дополнительным входом разрешения счета и счетный вход работает по принципу «1» - счетчик работает на сложение, «0» - счетчик работает на вычитание, то логическая функция для входа разрешения счета E = ~R. В тот момент времени, когда информация влияет на срабатывание счетных входов, необходимо разграничить две ситуации: +1 и -1. Поскольку «+1» не используется в момент, когда срабатывает «-1», то для «+1» логическая функция будет равна ~m.

В результате получим:

+1 = ~m

-1 = m

R = y6 v y7 v a7~x4

Функционально-логическая схема управляющего автомата представлена на рисунке 23.

Рис 23 – Схема УА