synkroniset tilakoneet n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Synkroniset tilakoneet PowerPoint Presentation
Download Presentation
Synkroniset tilakoneet

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 12

Synkroniset tilakoneet - PowerPoint PPT Presentation


  • 53 Views
  • Uploaded on

Synkroniset tilakoneet.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Synkroniset tilakoneet' - rosa


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
synkroniset tilakoneet

Synkroniset tilakoneet

Tilakoneen voidaan ajatella olevan sekvenssilogiikan kytkentä, joka tuottaa halutun lähtösek-venssin tunnetulle tulosekvenssille. Toteutus vaatii muistielementtejä ja kombinatoorista logiikkaa, jotka tuottavat yhdessä piirin sisäisen tilan. Näitä sisäisiä tiloja on äärellinen määrä (Finite State Machine). Tilakoneita tutkittiin 50-luvulla Mealyn ja Mooren toimesta, tutkimus

johti kahteen erilaiseen toteutusrakenteeseen: Mealyn ja Mooren tilakoneet.

Mooren tilakoneessa tulot eivät vaikuta suoraan lähtöön. Lähtöjen tilat riippuvat pelkästään piirin sisäisestä tilasta (piirille syötetystä sekvenssistä). Lähtöjen tilanmuutokset on synkronoitu kellosignaaliin.

synkroniset tilakoneet1

Synkroniset tilakoneet

Mealyn tilakoneessa lähtöjen tilat riippuvat nykyisistä tuloista ja kytkennän sisäisestä tilasta -> Kaikkien lähtöjen tilanmuutokset eivät ole välttämättä synkronoituja kellosignaaliin. Käytän-nössä useimmat nykyiset järjestelmät ovat tyypiltään Mealyn tilakoneita (sisältävät esim. asynkronisen suoraan lähtöihin vaikuttavan reset-signaalin).

synkroniset tilakoneet2

Synkroniset tilakoneet

Tilakoneen suunnitteluprosessi lähtee halutun toiminnallisuuden kuvaavasta tilakaaviosta tai tilataulukosta. Lopputuloksena saadaan kytkentä tai sitä vastaavat Boolen yhtälöt, jotka toteuttavat halutun toiminnallisuuden: Järjestelmä, joka tuottaa tunnetulle tulosekvenssille halutun lähtösekvenssin.

Tilakoneen sisäiset tilat varastoidaan muistielementteihin (kiikut): n kappaleeseen kiikkuja pystytään varastoimaan 2n tilaa. Tilojen minimoinnin avulla pyritään vähentämään tarvittavien tilojen (kiikkujen) määrää: Minimointi lisää tai vähentää tapauskohtaisesti tilojen ja lähtöjen dekoodaukseen tarvittavan kombinatoorisen logiikan määrää.

Esim. Suunnitellaan koodin tunnistin, mikä tunnistaa tulossa X esiintyvän koodin 101, eikä koodin päällekkäisyyksiä sallita. Valitaan Mooren tilakone.

A: Odotetaan koodia

B: eka 1 tullut

C: 10 tullut

D: oikea 101 tullut

=> Tunnistus

synkroniset tilakoneet3

Synkroniset tilakoneet

Vastaava Mealyn koneen tilakaavio olisi.

Tyypilliset tilakoneen suunnittelun vaiheet:

Esitä alkuperäinen ongelma sanallisesti.

-Esim Suunniteltava tilakone, mikä ilmoittaa milloin tuloon x on tullut kolme ykköstä peräkkäin.

Muodosta tämän perusteella tilakaavio tai tilataulukko.

Valitse tiloille binääriarvot.

Valitse kiikut

Muodosta muutostaulukko

Tee Karnaugh’n kartat muutostaulukon perusteella kytkennän minimoimiseksi.

Piirrä kytkentä.

synkroniset tilakoneet4
Synkroniset tilakoneet

Toteutetaan edellä mainittu kolmen ykkösen ilmoittaja Mooren koneella.

  • Tilakaavio

S0: Odotetaan koodia

S1: Eka 1 tullut

S2: Toka 1 tullut

S3: Kolmas 1 tullut

Eli 4 tilaa => 2 Kiikkua.

2. Muutostaulukko.

Valitaan D-kiikut ja tilat

S0=00 S1=01

S2=10 S3=11

Ja täytetään muutostaulukkoon kaikki tilojen

Ja tulojen (tässä vain x) kombinaatiot.

synkroniset tilakoneet5
Synkroniset tilakoneet

Muodostetaan Karnaugh’n kartat. Ja niiden avulla kytkentä.

synkroniset tilakoneet6
Synkroniset tilakoneet

Esimerkki karkkiautomaatista, joka antaa karkin, kun vähintään 15 snt on syötetty. Automaatti ei anna vaihtorahaa ja automaatti tunnistaa 10 snt (merkitään D) ja 5 snt (merkitään N) kolikot, mutta vain yhden kolikon kerrallaan. Oletetaan, ettei kukaan syötä muita kolikoita.

1. Tilakaavio ja tilataulukko.

synkroniset tilakoneet7
Synkroniset tilakoneet

Huomataan, että tiloja on neljä ja valitaan sekä kiikut että tilat.=> kartat=>kytkentä.

synkroniset tilakoneet8
Synkroniset tilakoneet

Sama esimerkki JK-kiikuilla.

synkroniset tilakoneet9
Synkroniset tilakoneet

Tilojen minimointi.

  • Tilojen minimoinnin tarkoitus on päästä pienempään kytkentään.
  • Tarkoituksena on löytää tilakaaviossa tai –taulukossa olevat ’dublikaatit’, eli kahteen kertaan esiintyvät tilat.
  • Tilat ovat samat, jos niillä on sama output ja sama seuraava tila samalla ohjauksella x.(tai ohjauksilla, jos input muuttujia on useampia.)

Esim. Tarkastellaan alla olevaa tilataulukkoa.

Ositellaan tämä taulukko:

ABCDE Osittelun perusteella voidaan siis

Z, X=0 1 1 1 0 0 valita B ja C tila samaksi, joten

Z, X=1 0 0 0 1 1 minimoitu tilataulukko on:

ABC|DE

NS,X=0 CCB|DE

NS,X=1 BEE|BA

A|BC|D|E

NS,X=0 C|CB|D|E

NS,X=1 B|EE|B|A

synkroniset tilakoneet10
Synkroniset tilakoneet

Toinen hyvä minimointikeino on ns. implikointitaulukko.

Esim. Minimoidaan edellinen tilataulukko käyttäen implikointitaulukkoa.

Rastitetaan pois ensin ne mahdollisuudet,

joita tiloja ei voida valita samaksi, koska

output Z käyttäytyy eri tavoin.

Seuraavaksi laitetaan ruutuihin näkyviin ne

ehdot, joiden täytyy toteutua, jotta tilat olisivat

samat.

Tästä karsitaan ne ehdot, jotka eivät voi

toteutua.

Lopputulos on sama kuin osittelulla, eli

tila B voidaan valita samaksi kuin tila C.

synkroniset tilakoneet11
Synkroniset tilakoneet

Vielä toinen minimointi taulukolla ja osittelulla.

ABCDEFGH

0 1 0 0 1 0 1 1

0 0 1 0 0 1 1 1

AD|BE|CF|GH

EB|AD|CC|HC

DA|FC|AD|GB

AD|BE|CF|G|H

EB|AD|CC|H|C

DA|FC|AD|G|B

Eli kummassakin tapauksessa päädytään lopulta viiden tilan minimoituun taulukkoon, jossa voidaan valita samoiksi tiloiksi A ja D, B ja E sekä C ja F.