Синтез автомата Мура на D-триггерах
Рассмотрим пример синтеза автомата Мура с законом функционирования, заданным той же ГСА (Рис. 4.9) . Разметка ГСА производится в следующем порядке:
1. Символом a1 отмечаются начальная и конечная вершины ГСА.
2. Каждая операторная вершина отмечается единственным символом а2, а3, ...
3. Две различные операторные вершины не могут быть отмечены одинаковыми символами.
На ГСА рис 4.9 символы состояний а1, а2,...обозначены цифрами 1, 2, ... в кружках при соответствующих вершинах.
После разметки ГСА строится граф автомата Мура
Автомат имеет шесть состояний. Для кодировки состояний необходимо 
триггера. При кодировке состояний автомата, с целью упрощения функций возбуждения и уменьшения количества оборудования, выбирают коды, содержащие минимальное количество единиц в слове. Состояния автомата можно закодировать следующим образом:
а1 = 000, а3 = 010, а5 = 011,
а2 = 001, а4 = 100, а6 = 110.
Наборы 111 и 101, не использованные для кодирования состояний, являются несущественными и могут быть использованы для минимизации функций дешифрирования,устанавливающих зависимость состояний автомата от состоянйя р1,р2,р3 триггеров памяти. Минимизация функций дешифрования кода р1 р2 р3 выполнена с помощью карты Карно - Вейча (табл. 4.23) .
Табица 4.23
С учетом функции дешифрирования d, минимизированные значения состояний автомата запишутся в виде:
,
,
,
,
.
В качестве элементов памяти будем использовать D-триггеры, которые переключаются в состояние 1, если сигнал возбуждения D=1, и в состояние 0, если D=0.Следовательно, сигнал возбуждения Di=1 всякий раз, когда при переходе в следующее состояние pi должен находиться в состоянии 1.
Структурная таблица автомата Мура имеет вид:
Таблица 4.24
| Пере-ходы | Исход-ные состо-яния | Код ис-ходного состо-яния | Следую-щее со-стояние | Код след.состо-яния | Вход-ной на-бор | Вых. набор | Сигна-лы возбуж-дения |
| a1 | a1 a2 | *01 |   | - - | -  | ||
| a2 | *01 | a1 a3 a4 | 10* |    |  | -   | |
| a3 | a4 a5 | 10* *11 |   |  |  | ||
| a4 | 10* | a6 | 11* | - |  |  | |
| a5 | *11 | a6 | 11* | - |  | | |
| a6 | 11* | a1 | - |  | - |
Каноническая система булевых функций, записанная на основе данных таблицы 4.24, имеет вид:
Эта система уравнений реализована в виде автомата Мура, функциональная схема которого приведена на рис. 4.12
Рисунок 4.12 – Структурный автомат Мура на D-триггерах
Напомним, что функции переходов и выходов автоматов Мура и Мили описывается системой функций:
- для автомата Мура,
- для автомата Мили.
Как видно из этих уравнений, автомат Мили имеет импульсный выход, т.к. его выходное состояние зависит от входного и внутреннего, а последнее меняется при смене входного. У автомата Мура выход потенциальный, т.к. его внутреннее состояние сохраняется до следующего такта.
С точки зрения функционирования автомата Мили и Мура эквивалентны. От автомата Мили можно перейти к автомату Мура и наоборот. Наиболее просто перейти от автомата Мура к автомату Мили, при этом число внутренних состояний не увеличивается. Переход от автомата Мили к автомату Мура более трудоёмкий, при этом переходе автомат, как правило, увеличивает число внутренних состояний.
Если исходный автомат Мили имеет N входных состояний и K внутренних состояний, то модель автомата Мура в общем случае будет иметь NK + 1 внутренних состояний. При практической реализации структура автомата Мура нередко оказывается более громоздкой, чем автомата Мили.
Метод проектирования микропрограммных автоматов в последнее время получил широкое распространение, он прост и нагляден, пользуясь этим методом можно построить автомат с большим числом входов, правда, отказываясь от минимальности. (Метод минимизации ГСА подробно и полно рассмотрен в работах С.И. Баранова и В.А. Склярова).
5 СХЕМОТЕХНИКА ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ
Классификация элементов ЭВМ
По функциональному назначению элементы цифровых устройств делят на логические, запоминающие, индикации и вспомогательные (специальные).
Логическими называют такие элементы, в которых в процессе преобразования входных переменных изменяется логическое содержание информации. Они могут быть комбинационными и последовательностными. В комбинационных логических элементах выходной сигнал в любой момент времени является функцией только входных сигналов. Выходной сигнал последовательностных элементов зависит не только от входных сигналов, но и от внутреннего состояния ИМС, предшествовавшего рассматриваемому моменту времени.
По виду реализуемой логической функции логические элементы (ЛЭ) условно подразделяют на элементы одноступенчатой логики, реализующие функции И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, и на элементы двухступенчатой логики, реализующие функции И-ИЛИ, ИЛИ-И, И-ИЛИ-НЕ, ИЛИ-И-НЕ и др.
Запоминающие элементы предназначены для хранения (запоминания) информации, представленной в цифровом коде.
Вспомогательные (специальные) элементы цифровых устройств предназначены для электрического и временного согласования логических и запоминающих ИМС. К ним относятся усилители, формирователи и генераторы электрических импульсов, элементы временной задержки, преобразователи уровней напряжений и токов и др.
Элементы индикации служат для визуального отображения состояний цифровых устройств.
По способу передачи информации логические элементы делятся на асинхронные и синхронные.
В асинхронных логических элементах передача информации определяется лишь собственным временем задержки элементов. В синхронных, или тактируемых элементах информация передается в определенные моменты времени, устанавливаемые тактовой частотой работы устройства.
По принципу построения (схемотехнике) логической схемы различают ИМС:
u диодно-транзисторной логики (ДТЛ);
u транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ);
u транзисторно-транзисторной логики с диодами и транзисторами Шотки (ТТЛШ);
u эмиттерно-связанной логики на переключателях тока (ЭСЛ);
u интегральной инжекционной логики (И2Л);
u логики на МДП и КМДП-транзисторах.
В последнее время получило развитие новое направление - ИМС на основе арсенида галлия.