Соединение автоматов. Параллельное соединение двух автоматов. Соединение двух автоматов с обратной связью, страница 6

Поэтому в прочесе перехода из состояния a_m в состояние a_s под действием входного сигнала x_i автомат может оказаться в некотором состоянии а_k. Если затем, при том же входном сигнале x_i автомат из состояния a_k перейдет в состояние a_s, то такие состязания являются допустимыми. Если же есть переход из a_k в состояние a_j отличное a_s под действием сигнала x_i то правильность работы автомата может быть нарушена не допустимым переходом. Такие состязания называются гонками. При работе автомата гонки должны отсутствовать.

Различают две группы методов борьбы с гонками: Схемотехнические и Функционально-логические.

1. Схемотехнические методы борьбы с гонками.

Практическая работоспособность автомата может обеспечиваться следующими методами:

1)  Синхронизация элементов памяти сигналами определенной длительности.

Рассмотрим структурную схему автомата элементы памяти которого синхронизированы сигналом:

 

Синхросигнал выглядит следующим образом:

 

T – период синхронизации.                               t_с – длительность синхронизации.

Синхронизация элементов памяти позволяет жестко регламентировать моменты фиксации вновь сформированных кодов состояний. При этом длительность синхросигнала t_с выбирается таким образом, чтобы t_с было меньше времени формирования самой короткой функции, но t_с должно хватить для опрокидывания элемента памяти в другое состояние.

Период синхронизации T должен быть больше формирования самой длинной функции возбуждения

Недостатком такого подхода является жесткие требования к параметрам синхронизации. Достоинством является использование одноступенчатых триггеров.

2)  Использование двойных элементов памяти (двухступенчатых триггеров).

Такие элементы обеспечивают разделение во времени моментов приема и выдачи  информации. Вот обозначение двухступенчатого RS-триггера.

 

Рассмотрим его схему:

 

При этом t_с меньше периода синхронизации но больше времени формирования самой короткой функции.

3)  Использование триггеров с динамической синхронизацией.

Одноступенчатые и двухступенчатые триггеры – это триггеры со статической синхронизацией.

Высокий уровень отдельных триггеров обеспечиваемый использованием интегральной технологии позволяет применять триггеры с динамическим управлением синхронизируемые фронтом сигнала. Они строятся на базе асинхронных триггеров.

Рассмотрим схему  динамического D-триггера.

 

Обозначаются такие триггеры на схемах следующим образом:

 

Это динамический RS-триггер.

2. Функционально-логические методы борьбы с гонками.

Рассмотрим метод соседнего кодирования.

Этот метод предполагает кодирование состояний, между которыми есть переход, с кодовым расстоянием =1.

Закодируем следующий автомат, заданный графом:

 

Всего четыре состояния, значит количество триггеров, требуемое для их кодирования: R = ] log₂(4)[ = 2

В случае использования этого метода кодирование легче производить по графу. При таком кодировании гонки отсутствуют, но не каждый автомат можно закодировать подобным образом:

Использование метода соседнего кодирования затрудняется топологией графов автоматов. Для того чтобы  воспользоваться данным методом необходимо:

1)  чтобы в графе автомата не было циклов с нечетным числом вершин;

 

2)  чтобы два соседних состояния, путь между которыми по графу автомата состоит из двух ребер, не имели белее 2-х лежащих между ними состояний.

 

Кодирование состояний и аппаратурные затраты.

Решение задачи эффективного кодирования состояний позволяет минимизировать аппаратурные затраты.