Лабораторная работа № 3
«Асинхронные автоматы. Кодирование состояний»
Различие между синхронными и асинхронными автоматами проявляются тогда, когда мы начинаем рассматривать функционирование реальных электронных, полупроводниковых или иных физических устройств с учётом характера сигналов, представляющих входные символы автомата, и с учётом задержек распространения этих сигналов в элементах, из которых построен автомат.
Синхронный автомат может изменять своё состояние только в определённые моменты времени, а именно в моменты поступления синхронизирующих импульсов.
В отличии от синхронных, асинхронный автомат переключается в момент изменения логического значения входных сигналов.
Входные сигналы асинхронного автомата обладают следующими свойствами (рис.23.1):
- сигнал присутствует на входе автомата в каждый момент времени;
- длительность входного сигнала не ограничена и превышает некоторую минимальную величину.
- изменения входного сигнала могут происходить в произвольные моменты времени.
V(t)
11
01
t
рис.23.1
Функционирование асинхронного автомата можно представить моделью Мура:
S(t+Ti ) = l[S(t), V(t)],
W(t) = m [S(t)],
Где S(t) – состояние автомата;
V(t) – входной символ автомата;
W(t) – выходной символ автомата;
t – непрерывное время;
Ti - время задержки выходного символа по отношению к моменту
изменения входного символа.
Пусть S(t+Ti ) = l[S(t), V(1)]=S(1)=Si при некотором V(1)=V. В этом случае состояние Si называется устойчивым при входном сигнале V (рис.23.2 а)
а) б)
V
Si V Si Sj
Рис. 23.2
В противном случае, если S(t+Ti ) = l [S(t), V(t)]=Sj, S(t)=Si
Причём Sj =Si при некоторой V(t)=V, состояние называется неустойчивым при входном сигнале V (рис 23.2 б)
При структурном синтезе асинхронных автоматов все полезные (запланированные) состояния должны быть устойчивыми.
Однако, как правило, при проектировании автомата приходится мириться с наличием некоторого числа неустойчивых состояний, в которых автомат находится некоторое достаточно малое время.
Поэтому неустойчивые состояния называются транзитными.
На рисунке 23.3 показан граф иллюстрирующий появление транзитных состояний.
V1 V1
V Si Sj Sk V1
Рис. 23.3
Вначале автомат находится в устойчивом состоянии Si Под действием входного символа V. При замене входного символа V на V1 переходит в состояние Sk, устойчивое при действии V1 .
В асинхронных автоматах возможно явление, называемое генерацией (рис. 23.4)
V1 V1
V Si Sj Sk
V1
Рис. 23.4
Под действием замены входного сигнала V на V1 автомат покидает устойчивое состояние и попадает в замкнутую цепочку (цикл) транзитных состояний Si Sj Sk Вывести автомат из режима генерации можно только путём изменения входного символа.
