Етапи структурного синтезу автоматів з пам'яттю

Синтез цифрових пристроїв виконується в два етапи:

1. етап абстрактного синтезу;

2. етап структурного синтезу.

Процедура синтезу автомата характерна такими основними етапами:

- задають закон функціонування автомата;

- мінімізують кількість внутрішніх станів автомата;

- кодують стани автомата;

- визначають функції збудження елементів пам'яті і функції виходів, а також забезпечують їх мінімізацію;

- складають функціональну схему автомата в обраному елементному базисі.

Перші три етапи належать до абстрактного синтезу автомата - в результаті якого за значеннями вхідних і вихідних сигналів визначають і кодують його стани.

В абстрактному синтезі на основі словесного, табличного, за допомогою часових діаграм й інших засобів опису роботи автомату виявляють закон його функціонування і задають функції переходів та виходів. На цьому етапі забезпечують мінімізацію кількості станів і визначають кількість елементів пам'яті, необхідних для побудови автомата.

Решта етапів забезпечує процедуру одержання структурних схем автоматів, що задаються кодованими таблицями переходів і виходів. Така процедура називається структурним синтезом.

Для переходу від абстрактного автомата до його структурної схеми вимагається:

1) поставити кожній букві вхідного алфавіту Z=[z₁,.,z_k} сукупність двійкових сигналів з множини X={x₁, x₂,.,x_L}, тобто закодувати вхідні символи абстрактного автомата. Значення L обчислюється таким чином L=intlog2|X| = [log2|X|], де |X| - потужність множини Х (число різних елементів множини Х);

2) поставити у відповідність кожному вихідному символу з W={w1,.,w_І} сукупність двійкових вихідних сигналів з множини Y={y1, y2,.,y_N}, тобто закодувати вихідні символи абстрактного автомата. Значення N обчислюється таким чином N=intlog2|Y| = [log2|Y|];

3) поставити у відповідність кожному стану абстрактного автомата А={a_a,.,a_m} сукупність станів елементів пам'яті T={(1,(2,.,(r}, тобто закодувати стани абстрактного автомата. Кількість елементів пам'яті вибирається з умови r=intlog2|А| = [log2|А|];

4) скласти систему рівнянь для функцій y1, y2,.,yN, d1, d2,.,dr призначеної для побудови логічної схеми комбінаційної частини структурної схеми.

Отримана таким чином система логічних функцій називається канонічною.

Завдання структурного синтезу полягає у виборі типів елементарних автоматів (тригерів) і знаходженні такого способу їх з'єднання між собою, який забезпечить функціонування автомата відповідно до заданих кодованих таблиць переходів і виходів.

Основним завданням цього етапу є синтез комбінаційних схем з урахуванням обраних тригерів, знаходження мінімальних форм функцій збудження і виходів. Етап закінчується побудовою функціональної схеми автомата.

Розглянемо змістову частину кожного з етапів на конкретних прикладах.