Конечные автоматы. Принцип функционирования конечного автомата. Типы конечных автоматов

Ответы по ВиМТУ

Типы цифровых устройств. Определение принадлежности устройства к первому или второму типу. Примеры устройств относящихся к первому и второму типу.

Эти устройства работают на 2х уровнях напряжения 0 и 1. Все устройства должны иметь схемы (логические элементы) где информация хранится, преобразуется и направляется. 2 типа схем: а) преобразования без учета предыдущего состояния (сумматоры, шифраторы и дешифраторы, мультиплексоры и демультиплексоры), б)запоминающие, преобразующие с учетом предыдущего состояния (триггеры, счетчики, регистры)

Все цифровые устройства делятся на 2 основных класса:

А.комбинационные цифровые устройства (КЦУ)

Б.конечные автоматы

КЦУ-устройства не содержащие в своей структуре обратной связи. В каждый момент времени состояние выхода зависит только от входного воздействия. Устройства этого класса служат для преобразования информации и коммутации.

К ним относятся: сумматоры, шифраторы и дешифраторы, различные кодопреобразователи. Коммутационные КЦУ- мультиплексоры и демультиплексоры

Конечные автоматы- схемы,содержащие в своей структуре обратную связь, в каждый момент времени состояние выходов зависит не только от входных воздействий, но и от состояний выходов в предыдущий момент времени. КА служат для хранения информации или её преобразования с учетом предыдущих состояний.

К устройствам этого типа относят: триггеры и все устройства, построенные на

основе триггерной системы (счетчики, регистры)

2. Комбинационные цифровые устройства. Шифратор и дешифратор.Определение, принцип функционирования

К кодопреобразующим КЦУ относятся шифратор, дешифратор, различные типы кодопреобразователей, коммутационные КЦУ: (де)мультиплексор. Синтез КЦУ начинается с технического задания на построение(словесное описание функций устройства), по заданию записываются таблицы функционирования и при необходимости система логических уравнений, отражающие работу устройств. Для кодопреобразователя синтез производится аналогично рассмотренным устройствам(составляется таблица переключений, для каждого выхода записывается логическое уравнение относительно входов).

Дешифратор – устройство, определяющее направление по поступившему на входы адресы. В каждый момент времени активный уровень может появиться только на одном выходе устройства, индекс выхода при этом совпадает с двоичным кодом, поступившим на вход адреса.

Шифратор – устройство, определяющее адрес направления, по которому поступил запрос. В каждый момент времени в таком устройстве активный сигнал может быть только на одном входе. В противном случае состояние выходов не определено. Для шифратора с количеством входов направлений N и количеством адресных выходов M соотношение M = log2N

Комбинационные цифровые устройства. Мультиплексор и демультиплексор. Определение, принцип функционирования.

Мультиплексор – это устройство, коммутирующее на единственный выход тот из входов данных, адрес которого указан на адресных входах. Для n адресных входов и m входов данных соотношение m=2n (m<2n ).

Функция выхода:

Do = nA1 & nA0 & Di0 \/ nA1 & A0 & Di1 \/ A1 & nA0 & Di2 \/ A1 & A0 & Di3;

Демультиплексор- это устройство, распределяющее информацию с единственного входа данных на тот из выходов данных, адрес которого указан на адресных входах.

Соотношение между m и n аналогично соотношению для мультиплексора.

Универсальный коммутатор-устройство, связывающее единственный регистр с одним из нескольких, имеющих адреса. Может функционировать как мультиплексор или как демультиплексор в зависимости от ситуации. Адресные входы включены в дешифратор, управляющий ключами направлений.

Комбинационные цифровые устройства. Сумматор. Определение, принцип функционирования.

Сумматор – комбинационное цифровое устройство, предназначенное для получения арифметической суммы двух чисел, представленных в двоичном коде.

Все разрядные сумматоры, кроме нулевого разряда, имеют дополнительный вход переноса. Итак, для реализации N-рядного сумматора необходим один модуль полусумматора, реализующий 0-й разряд ( 2 входа и 2 выхода), и N-1 модуль полного одноразрядного сумматора ( 3 входа и 2 выхода).

Конечные автоматы. Принцип функционирования конечного автомата. Типы конечных автоматов.

К устройствам этого типа относят: триггеры и все устройства, построенные на основе триггерной системы (счетчики, регистры)

6. Простейший конечный автомат. Принцип функционирования, описание, таблица истинности.

Простейшим конечным автоматом является триггер.

Конечные автоматы. Принцип функционирования конечного автомата. Типы конечных автоматов - student2.ru Триггер – устройство, имеющее 2 устойчивых состояния (уровень 0 и уровень 1). Различают триггеры переключательного типа и триггеры установочного типа. Триггер переключательного типа изменяет свое состояние на противоположное после каждого поступившего на вход импульса. Пример – T-триггер. Этот триггер имеет тактовый вход T и единственный выход Q.

Триггеры переключательного типа имеют ограниченную область применения. В основном устройства вычислительной техники строятся на основе триггеров установочного типа.

Простейшей ячейкой установочного типа является асинхронный RS-триггер.

Конечные автоматы. Принцип функционирования конечного автомата. Типы конечных автоматов - student2.ru Такой триггер имеет два выхода - прямой и инверсный (устойчивым состоянием триггера всегда считается состояние прямого выхода Q, подтвержденное своей инверсией), и два входа S, Set – вход установки 1 и R, Reset – вход установки 0.

Конечные автоматы. Принцип функционирования конечного автомата. Типы конечных автоматов - student2.ru Запишем таблицу функционирования триггера. Управляющим уровнем для такой структуры является 0. При отсутствии управления триггер находится в режиме хранения информации, подача управления на R-вход приводит к установке триггера в 0, подача управления на S-вход к установке 1, подача управления на оба входа одновременно приводит к неопределенности ( на прямом и инверсном выходах уровень 1). Выход из такого состояния в режим хранения не определяется. Поэтому подача управления на оба входа называется запрещенной комбинацией.

Асинхронная RS-ячейка – основа построения всех триггеров установочного типа. К этому типу относятся синхронные D-триггер и JK-триггер. У таких триггеров есть 3 типа входов:

Конечные автоматы. Принцип функционирования конечного автомата. Типы конечных автоматов - student2.ru 1)информационный (D,JK)-определяют тип инф-ии, записываемым в триггер(0 или 1);