Пред.Страница След.Страница Раздел Содержание

9.2.2. СОСТЯЗАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПАМЯТИ

Переход к асинхронной модели автомата связан, прежде всего, с изменением ограничений, накладываемых на характер входных сигналов. Использование сигналов, присутствующих на входе в каждый момент времени, позволяет учитывать реальные процессы, происходящие при изменении состояний автомата, и связанные с задержками срабатывания элементов памяти. Такие задержки обусловлены как физическими процессами, протекающими в реальных элементах, так и распределенными параметрами соединений. Величина задержки срабатывания каждого конкретного элемента памяти, как правило, неизвестна. Эта величина обычно характеризуется максимальной задержкой tзm, которая принимается постоянной для элементов определенного типа. При этом предполагают, что величина задержки каждого конкретного элемента tзm заключена в пределах 0 < tзi <= tзm.
Наличие различных задержек элементов памяти приводит к тому, что при переходе автомата из одного состояния в другое возникают ситуации, когда элементы памяти срабатывают не одновременно. Последовательность срабатывания элементов памяти определяется соотношением их задержек. Очевидно, что первым должен срабатывать элемент, обладающий наименьшей задержкой. Такое явление называется состязаниями, или гонками элементов памяти. При этом говорят, что состязание выигрывает элемент, обладающий наименьшей задержкой.
Состязания элементов памяти приводят к тому, что автомат при изменении состояния не сразу оказывается в том состоянии, которое запланировано условиями работы, а переходит в него через несколько непредусмотренных транзитных состояний. В результате такого перехода, независимо от соотношений задержек элементов памяти, автомат достигает того состояния, в которое он должен перейти, то состязания называются некритическими. Если же существует хотя бы одно сочетание значений задержек элементов памяти, при котором автомат не достигает запланированного состояния, то состязания называются критическими.
Рассмотрим, как происходят состязания на примерах, используя таблицу переходов, приведенную на рис. 9.32. В клетках таблицы, соответствующих сходным состояниям, находятся кружки с цифрой. Каждая цифра является номером рассматриваемого примера. Точками в таблице отмечены клетки, соответствующие транзитным состояниям, а кружочками с точкой - состояния, в которых оказывается автомат после завершения перехода. Горизонтальные линии со стрелкой определяют изменения входных сигналов, вертикальные сплошные линии - переходы автомата, а пунктирные линии – переходы, обусловленные состязаниями.
Первый пример показывает, как совершаются переходы в приведенной таблице. При этом автомат проходит последовательность состояний 000-001-101-111. Заметим, что в этой последовательности каждый переход в новое состояние совершается с изменением значения только одной внутренней переменой (одного элемента памяти), поэтому состязания отсутствуют.

Рис. 9.32. Таблица переходов, иллюстрирующая переходы и состязания элементов памяти асинхронного автомата

Во втором примере первый переход в последовательности состояний 101-110 выполняется с изменением значений двух внутренних переменных y2 и y3. Если время задерхки элементов памяти, соответствующим этим переменным, одинаково t32 = t33, то состязания отсутствуют и автомат проходит последовательность состояний 101 - 110-100-000. Если же t32 < t33, то состязание выигрывает второй элемент памяти и из состояния 101 автомат попадает в состояние 111, совершая незапланированный переход. В этом случае автомат проходит последовательность состояний 101-111-110-100-000, заканчивающуюся устойчивым состоянием 000, в которое автомат должен попасть при отсутствии состязаний. Если t32 > t33, то автомат проходит последовательность состояний 101-100-000 и так же достигает заданного устойчивого состояния 000. Следовательно, в рассматриваемом случае имеют место некритические состязания. Пример показывает также, что некритические состязания могут изменять время, затрачиваемое автоматом на смену состояния, поскольку автомат может совершать различное число переходов в зависимости от соотношения между задержками.
В третьем примере (при отсутствии состязаний) автомат должен из состояния 111 перейти в состояние 100. Если же t32 > t33, то состязание выигрывает третий элемент памяти, и автомат вместо состояния 100 оказывается в состоянии 110, которое является устойчивым. В этом случае имеют место критические состязания, поскольку автомат не достигает запланированного состояния 100.
Четвертый пример, приведенный в таблице, не связан с состязаниями элементов памяти. Он представляет собой иллюстрацию явления, встречающегося в асинхронных автоматах, которое называется генерацией. Это явление заключается в том, что автомат последовательно совершает переходы между транзитными состояниями, возвращаясь каждый раз в исходное состояние. Генерация прерывается при изменении входных сигналов. Однако при этом состояние, в котором окажется автомат, зависит от того, с каким транзитным состоянием совпало изменение входного сигнала.
В заключение отметим, что одной из основных задач стадии структурного синтеза асинхронных автоматов является построение схемы без критических состязаний. Эта задача решается обычно на этапе кодирования состояний автомата.

Пред.Страница След.Страница Раздел Содержание