3.2. Структурный синтез цифровых автоматов по таблицам

Если автомат имеет М состояний, то для двоичного структурного алфавита количество триггеров в блоке памяти этого автомата

n=]log₂M[ ,

где ]...[ - ближайшее большее целое число.

Если в каждую клетку таблицы переходов и выходов записать двоичный код, соответствующий размещённым там состояниям или выходным сигналам цифрового автомата, то таким образом получаются кодированные таблицы переходов и выходов.

Кодированная таблица выходов является табличным описанием системы булевых функций, реализуемых схемой КС_вых. Кодированная таблица переходов только после переработки с использованием матрицы переходов для заданного типа триггеров будет называться кодированной таблицей возбуждений и соответствовать описанию комбинационной схемы КС_вх.

Таким образом, задача синтеза состоит в определении по таблицам функций выхода и функций возбуждения триггеров заданного типа в блоке памяти, минимизации их для выбранной элементной базы и схемной реализации в функционально полном базисе элементов.

Очевидно, что при кодировании переходов и выходов можно придерживаться двух принципов описания булевых функций. Если желательно получить табличное описание функций выходов с наименьшим количеством единичных значений, то для кодирования часто встречающихся в таблице выходов сигналов следует использовать коды с максимально возможным количеством нулей в коде, а для кодирования следующих по количеству ссылок в таблице выходов сигналов использовать коды с увеличивающимся количеством единиц в кодовых комбинациях.

Второй принцип кодирования ориентирован на возможность получения значительных упрощений ФАЛ в результате минимизации. Для кодирования выходных сигналов с максимальным количеством ссылок в таблице выходов используется код с максимальным количеством единиц, а для кодирования следующих по количеству ссылок в таблице выходных сигналов использовать коды с уменьшающимся количеством единиц в кодовых комбинациях. Минимальный по материальным затратам вариант кодирования выбирается из конечных результатов при использовании всевозможных вариантов кодирования.

При построении принципиальной схемы цифрового автомата принимаются меры против подачи на вход запрещённых кодов входного сигнала и случайного попадания автомата в состояния, соответствующие запрещённым кодам. Задача исключения нахождения в состояниях, соответствующих запрещённым кодам, и аварийной реакции на поступление запрещённых кодов входных сигналов решается двумя способами.

Первый способ. Во входную строку (столбец) таблицы переходов включаются все состояния, кодируемые запрещёнными кодами, а все сигналы, кодируемые запрещёнными кодами, включаются в соответствующий входной столбец (строку) таблицы переходов. Функции переходов, соответствующие запрещённым кодам состояний или запрещённым кодам входных сигналов, определяются как переходы в установленное (обычно начальное) состояние. Для полностью определённого таким образом кодированного цифрового автомата обычным образом синтезируются комбинационные схемы входа и выхода.

Второй способ. Все триггеры, предназначенные для применения в составе блоков памяти цифровых автоматов, имеют отдельные несинхронизированные входы сброса или установки. Для всех запрещённых кодов входных сигналов и состояний выполняется дешифрирование и объединение выходных сигналов дешифраторов на входы сброса или установки триггеров в какое-то состояние с разрешённой кодировкой (обычно начальное). Таким образом синтезируется отдельная специальная система сброса и начальной установки цифрового автомата.

В обоих случаях усложняется принципиальная схема цифрового автомата.