7.11 Vergleich Moore- und Mealy-Automaten 7.11 Vergleich ... · JK-Flip-Flop tendiert zu besser minimisierbaren Ansteuergleichungen † viele don’t cares enthalten einfach anzusteuernde

© 2002-2007, Franz J. Hauck, Verteilte Systeme, Univ. Ulm, [2007s-TI1-D-Seq.fm, 2007-05-02 07.59] http://www-vs.informatik.uni-ulm.de/teach/ss07/ti1/

7.11 Vergleich Moore- und Mealy-Automaten

■ Beide geeignet zum Aufbau beliebiger synchroner Schaltwerke

■ Vorteile Moore-Automat

◆ geringerer Schaltungsaufwand, wenn Ausgabewerte nur vom aktuellen Zustand abhängen

◆ taktsynchrone Ausgabe

▲ Nachteile Moore-Automat

◆ Reaktion erst im nächsten Taktzyklus

D.81© 2002-2007, Franz J. Hauck, Verteilte Systeme, Univ. Ulm, [2007s-TI1-D-Seq.fm, 2007-05-02 07.59] http://www-vs.informatik.uni-ulm.de/teach/ss07/ti1/

7.11 Vergleich Moore- und Mealy-Automaten (2)

■ Vorteile Mealy-Automat

◆ Ausgang kann sofort auf Eingänge reagieren

◆ geringerer Schaltungsaufwand, wenn Übergänge zu einem Zustand verschiedene Ausgabewerte erzeugen sollen

• Beispiel: modifiziertes JK-Flip-Flop

• Ausgabe zeigt an, dass sich Flip-Flop-Zustand geändert hat.

▲ Nachteile Mealy-Automat

◆ asynchrone Eingabesignale bewirken asynchrone Ausgabesignale

S1d/1

0d/0 d0/0

d1/1

RJK/MMJK-Flip-Flop

D.82


7.12 Einfluss des Flip-Flop-Typs

■ Synchroner Zähler von 0 bis 2

◆ Reset-Leitung R

• R=1: zurück zur 0

◆ Realisierung als Moore-Automat

■ Schritt 1a: Zustandsdiagramm

■ Schritt 1b: Zustandstabelle

◆ dem Leser überlassen

B/01 C/10

Eingang R

0 0

d

1

A/001


7.12 Einfluss des Flip-Flop-Typs (2)

■ Schritt 2: binäre Zustandscodierung, binäre Zustandstabelle

◆ Codierung

◆ Zustandstabelle

Zustand CodierungA 00B 01C 10— 11

Zustände Eingang: R Folgezust.00 0 0100 1 0001 0 1001 1 0010 d 0011 d dd

D.84



■ Schritt 3: JK-Flip-Flops und deren Ansteuerung

■ Schritt 4: Ausgabefunktionen

◆ trivial wg. geeigneten Zuständen

■ Schritt 5: Minimisieren

◆

◆

ZuständeQ1, Q0

EingangFolge-

zuständeJ1 K1 J0 K0

00 0 01 0 d 1 d00 1 00 0 d 0 d01 0 10 1 d d 101 1 00 0 d d 110 d 00 d 1 0 d11 d dd d d d d

J1 Q0 R⋅= K1 1=

J0 Q1 R⋅= K0 1=



■ Schritt 6: Aufbau der Schaltung mit JK-Flip-Flops

J0

K0

Q0

Q0

C

C

J1

K1

Q1

Q1

C

R

1

Q0 Q1

D.86



✱ T-Flip-Flops

■ Schritt 3: T-Flip-Flops und deren Ansteuerung


◆

◆

ZuständeQ1, Q0

EingangR

Folge-zustände

T1 T0

00 0 01 0 100 1 00 0 001 0 10 1 101 1 00 0 110 d 00 1 011 d dd d d

T1 Q1 Q0 R⋅+=

T0 Q0 Q1 R⋅+=



■ Schritt 6: Aufbau der Schaltung mit T-Flip-Flops

T0 Q0

Q0

C

C

T1 Q1

Q1

C

R

Q0 Q1

D.88



✱ D-Flip-Flops

■ Schritt 3: D-Flip-Flops und deren Ansteuerung


◆

◆

ZuständeQ1, Q0

EingangR

Folge-zustände

D1 D0

00 0 01 0 100 1 00 0 001 0 10 1 001 1 00 0 010 d 00 0 011 d dd d d

D1 Q0 R⋅=

D0 Q0 Q1 R⋅ ⋅=



■ Schritt 6: Aufbau der Schaltung mit D-Flip-Flops

D0 Q0

Q0

C

C

D1 Q1

Q1

C

R

Q0 Q1

D.90



✱ Jedes getaktete Flip-Flop kann verwendet werden

■ Unterschiede in der Schaltung

◆ JK-Flip-Flop tendiert zu besser minimisierbaren Ansteuergleichungen

• viele don’t cares enthalten

◆ einfach anzusteuernde Flip-Flops tendieren zu komplexen Ansteuergleichungen

• z.B. D-Flip-Flops

◆ aber Beispiel zeigt: es gibt Ausnahmen

▲ Wahl der Flip-Flops meist durch Verfügbarkeit von Bausteinen geprägt


7.13 Reduktion von Zuständen

✱ Weniger Flip-Flops durch Reduktion der Zustände

■ Zustandsdiagramm Moore-Automat

◆ Zusammenfassung von Zuständen mit gleicher Ausgabe und gleichen Folgezuständen

D/0

11

01

dd

A/0

B/1

C/1

d0 1d

1d

0d

0d

D/0d1

dd

BC/11d

0dA/0

d0 0d

D.92


7.13 Reduktion von Zuständen (2)

■ Zustandsdiagramm Mealy-Automat

◆ Zusammenfassung von Zuständen mit gleichen Folgezuständen und gleichen Ausgaben bei den Übergängen

H

11/1

01/0dd/1

E

F

G

d0/0 1d/0

1d/0

0d/1

0d/1

HFG0dE

d0/0

11/1

01/0

0d/1 dd/1

1d/0


7.14 Zusammenfassung

■ Schaltwerke

◆ asynchrone und synchrone Schaltwerke

◆ Flip-Flops (RS, D, JK, T)

■ Schaltwerkentwurf

◆ systematischer Entwurf

◆ Moore-Automat

◆ Mealy-Automat

D.94

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