Автоматы с объединенными операторами

Во многих управляющих системах в алгоритме могут быть выделены линейные последовательности операторов. На рис. 72 приведен пример такого алгоритма.

Обозначив каждую последовательность операторов A _i, A _j, A _k одним обобщенным оператором S _l, получим граф-схему алгоритма рис. 73. Расшифровка объединенной символом S _l последовательности операторов A _i, A _j, A _k приведена в табл. 29.

Рис. 73. Граф-схема алгоритма управления

От граф-схемы рис. 73 перейдем к графу автомата (рис. 74) с таблицей переходов (табл. 30), расшифровка условий переходов β для которой приведена в табл. 30.

Таблица 29

	S1	S2	S3	S4	S5	S6
A i	A1	A2	A14	A15	A7	A10
A j		A3	A5	A4	A8	A11
A k		A13	A6	A9		A12

На рис. 75 приведена блок-схема такого автомата, имеющего реализацию в виде последовательности блоков:

1 – схема синхронизации; 2 – регистр а(t) и β; 3 – комбинационная схема реализации переходов S(t)→ S(t + 1); 4 – регистр S(t + 1).

Это тот же автомат Мура, но с числом переменных на входе F₂ меньшим, чем для автомата, непосредственно реализуемого по схеме алгоритма рис. 72 без предлагаемого объединения операторов по схеме рис. 73. Отличительной особенностью автомата с объединенными операторами является реализация блока выходных переменных A _i, A _j, A _k в виде специфического дешифратора, формирующего одновременно три кода A _i, A _j, A _k по одному значению S(t + 1) в соответствии с табл. 29.

Затем в течении периода T следования импульсов τ и блок синхронизации 1 должен выдавать три сигнала τ ₁, τ ₂, τ ₃ для последовательного независимого считывания кодов A _i, A _j, A _k с регистра 7 через блок схем «ИЛИ» 8 на регистр 9, код которого А _S и будет являться управляющей командой для операционного устройства 5 для данного состояния S(t) и соответствующих этому периоду T значений логических условий β (табл. 30).

Рис. 74. Граф переходов автомата

Таблица 30

β

Такой вид декомпозиции автомата управления с объединением операторов позволяет существенно упростить основной автомат Мура (блоки 1, 2, 3, 4). Действительно, даже для рассматриваемого сравнительно простого алгоритма разница в классической и предлагаемой реализации существенна.

Рис. 75. Блок-схема автомата

Таблица 31 А(t) Усл а(t + 1) S0 β 1 S1 S1 β 2 S2 β 3 S3 β 4 S4 β 5 S5 S2 β 8 S6 β 7 S5 S3 β 10 S5 S4 β 9 S5 S5 β 6 S2 β 11 S k S6 β 12 S3

Для автомата Мура по алгоритму рис. 72 получим:

– число состояний а(t) – 17;

– число логических условий – 3;

– конкатенация кодов а(t) и α составит 8 бит;

– число разрядов выходного кода а(t + 1) составит 4 бита.

Для предлагаемой конструкции

– число состояний S(t) – 8;

– число логических условий – 3;

– конкатенация кодов а(t) и α составит 6 бит;

– число разрядов выходного кода S(t + 1) – 3 бита.

Сложность автомата Мура зависит главным образом от числа комбинаций в конкатенации а(t) и α. Для этого примера получим

Число комбинаций на входе снизилось на 2 разряда, т.е. в 4 раза.

В классической реализации для данного примера схема F₂ реализуется при 8 переменных на входе и 4 на выходе, а в схеме рис. 75 – для 6 переменных на входе при 3 на выходе. В общем случае такая реализация эффективна только для таких алгоритмов, где это упрощение существенно, т.е. затраты на классический автомат будут больше.