Понятие автомата.

Построение цифровых устройств автоматного типа.

Программируемые матрицы логики (ПМЛ).

Пример 2.15.

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ).

Другие структуры матричных БИС.

Помимо ПЛМ существуют следующие матричные структуры: по-

стоянные запоминающие устройства (ПЗУ), программируемые матрицы логики (ПМЛ) и программируемые матрицы вентилей (ПМВ).

ПЗУ может рассматриваться как двухуровневая ПЛМ, матрица М₁

в которой настроена на реализацию функции полного дешифратора (рис. 2.28.)

Схема полного дешифратора программированию не подлежит, поэтому параметр q фиксирован: q=2^s. ПЗУ, имеющие s входов и t выходов, назовём ПЗУ(s, t). Поскольку дешифратор по своим выходам реализует конституенты 1, то ПЗУ предназначено для реализации СДНФ.

Реализовать на ПЗУ систему функций

Получим СДНФ каждой функции.

Реализация ПЗУ показана на рис. 2.29.

Сравним площади ПЛМ(16, 8,48) и ПЗУ (16,8): S(ПЛМ)=1920, S(ПЗУ)=2¹⁶*8=524288. Отсюда можно сделать вывод, что стандартные интегральные ПЛМ характеризуются значительно большим числом входов s и выходов t по сравнению с ПЗУ на кристалле того же размера.

Программируемая матрица вентилей (ПМВ).

ПМВ это простейший представитель матричной структуры, состоящий из единственной матрицы типа М₁. На выходах ПМВ устанавливают программируемые инверторы.

Каждый выход М₁ путём программирования выходных вентилей можно передаваться с инверсией или без инверсии.

ПМЛ представляет собой матрицу М₁, ко входам и выходам кото-

рой могут быть подключены различные логические элементы и запоминающие элементы.

Для комбинационных ПМЛ к выходам подключаются логические элементы. В простейших ПМЛ матрица М₁ разбита на t секций по числу выходов t. Выходы каждой секции подключены ко входам элементов ИЛИ (рис. 2.31.), число которых t. К выходам секций могут подключаться более сложные логические элементы.

Автомат – цифровое устройство, выходные сигналы которого зависят от последовательности приходящих на его вход сигналов. Это означает, что они являются функцией входных сигналов, как в заданный, так и в предшествующие моменты времени. Таким образом, выходной сигнал автомата зависит от предыстории поведения входных сигналов. Поэтому автомат должен обладать памятью, позволяющей помнить предысторию поведения автомата на ранее пришедшие сигналы. Этим устройства автоматного типа отличаются от комбинационных устройств, не имеющих памяти.

Свойство автомата запоминать прошлое отражается параметром, называемым состоянием автомата. Состояние определяется внутренними сигналами элементов, которые образуют память. В реальных автоматах в качестве элементов памяти выступают триггеры; теперь можно дать и другое определение автомата. Автомат – цифровое устройство, выходные сигналы которого является функцией входных сигналов и состояния автомата в данный момент времени. Работа автомата рассматривается в дискретные моменты времени t₀,t₁,t₂ … t_n …. Эти моменты времени образуют автоматное время. Каждый момент времени можно пронумеровать. Состояние автомата в момент времени t₀ будем называть начальным состоянием. Таким образом, автоматное время дискретно, поэтому автомат называют дискретным.

Состояние автомата в произвольное время t будем обозначать через а(t). Для начального состояния а(t₀) будем использовать также обозначение а(t₀)=a⁽⁰⁾.

По способу формирования автоматного времени автоматы делятся на синхронные и асинхронные.

В синхронных автоматах автоматное время задаётся тактовой последовательностью t. Поведение автомата вне автоматного времени не определено (рис.3.1.).

В асинхронных автоматах автоматное время задаётся моментами изменения входных сигналов (рис.3.2.).

Автомат представляется в двух видах: абстрактном и структурном. Абстрактный автомат – математическая идеализированная модель реального автомата. Абстрактное представление используется для изучения общих особенностей поведения и для описания внешнего функционирования автомата.

Структурный автомат реализуется на конкретной элементной базе: на триггерах и логических элементах. Абстрактный автомат может порождать множество структурных автоматов.

Синтез автомата осуществляется в два этапа:

- этап синтеза абстрактного автомата (абстрактный синтез);

- этап синтеза структурного автомата (структурный синтез).