Transcript Wykład 8

Podstawy
Techniki Cyfrowej
Wykład 8: Projektowanie
synchronicznych układów
sekwencyjnych
Dr inż. Marek Mika
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
im. Jana Amosa Komeńskiego
W Lesznie
Plan
• Minimalizacja automatu
– zasady
– przykłady
Minimalizacja automatu
• Minimalizacja automatu to minimalizacja liczby
stanów, czyli transformacja automatu o danej
tablicy przejść-wyjść na równoważny mu (pod
względem przetwarzania sygnałów cyfrowych
automat o mniejszej liczbie stanów
wewnętrznych.
• Jest to często możliwe, ponieważ w pierwotnej
specyfikacji często wprowadzane są stany
nadmiarowe lub równoważne
Przykładowa minimalizacja
automatu
• Pierwotna specyfikacja definiowała 6 stanów i wymagała
3 przerzutników, a po minimalizacji liczba stanów
zmalała do 3, a liczba wymaganych przerzutników do 2
Przed minimalizacją
Po minimalizacji
• Pytanie: Jak to zrobić?
Proces minimalizacji liczby
stanów
Zgodność stanów
Relacja zgodności
• Ze względu na zgodność warunkową (para
zgodna warunkowo w dalszych obliczeniach
może okazać się parą zgodną lub sprzeczną)
w obliczeniach par zgodnych posługujemy się
tzw. tablicą trójkątną
• Tablica trójkątna składa się z tylu komórek, ile
jest wszystkich możliwych par stanów
• Na przykład dla automatu o 5 stanach …
Przykładowa tablica
trójkątna
• Wypełnienie
– v – para zgodna
– x – para sprzeczna
– (i,j) – para (pary) stanów następnych, jeżeli para jest
zgodna warunkowo
Wypełnianie tablicy
trójkątnej – przykład
Wykreślanie stanów
sprzecznych
• Po wypełnieniu tablicy trójkątnej sprawdza się, czy
pary stanów sprzecznych nie występują jako pary
stanów następnych.
• Jeśli tak, to te pary należy skreślić
• Proces ten powtarzany jest do momentu sprawdzenia
wszystkich par sprzecznych
• Pozostałe (niewykreślone) komórki (bez względu na
zawartość) odpowiadają parom zgodnym
Wyznaczanie MKZ
• Po wyznaczeniu zbioru par stanów zgodnych
można przystąpić do obliczenia
maksymalnych zbiorów stanów zgodnych,
czyli Maksymalnych Klas Zgodności
Wyznaczanie MKZ - przykład
• Stosując metodę bezpośrednią otrzymujemy
Algorytm minimalizacji
1. Określenie par stanów zgodnych
2. Wyznaczenie maksymalnych zbiorów stanów
zgodnych (MKZ)
3. Selekcja zbiorów spełniających:
a) warunek pokrycia – każdy stan musi
wchodzić co najmniej do jednej klasy
b) warunek zamknięcia – dla każdej litery
wejściowej wszystkie następniki (stany
następne) danej klasy muszą wchodzić do
jednej klasy
Warunek pokrycia - przykład
Warunek zamknięcia - przykład
Warunek pokrycia i zamknięcia –
druga próba
Przykład 2
Przykład 2 – cd.
• Wyznaczenie metodą bezpośrednią MKZ
Przykład 2 – cd.
Przykład 2 – cd.
Przykład 3
– synteza detektora sekwencji
Przykład 3 cd.
– synteza detektora sekwencji
•
Celem etapu syntezy abstrakcyjnej jest zapisanie działania
automatu w formie tablicy lub grafu przejść wyjść. Zazwyczaj
konstruowanie grafu jest wygodniejsze.
Przykład 3 cd.
– synteza detektora sekwencji
•
Na podstawie
uzyskanego w ten
sposób grafu automatu
łatwo utworzyć
odpowiednią tablicę
przejść wyjść. Łatwo
spostrzec, że w
utworzonej tablicy
stany i (zacienione na
czerwono) są sobie
równoważne i w takim
razie można je
zredukować do
jednego stanu. W tej
sytuacji upraszcza się
zarówno tablica przejść
wyjść automatu jak też
jego graf.
Przykład 3 cd.
– minimalizacja detektora sekwencji
Przykład 3 cd.
– minimalizacja detektora sekwencji
Przykład 3 cd.
– minimalizacja detektora sekwencji
Przykład 3 cd. – dalsze kroki
• Dla tak uzyskanego automatu należy dokonać
kodowania stanów a następnie wykonać syntezę
kombinacyjną.
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ