Цифровая схемотехника систем и комплексов

Преобразование информации

Преобразование информации осуществляется специальными техническими устройствами, которые называются дискретными автоматами (ДА).

В общем случае ДА может быть определен как устройство с конечным числом входов и выходов, воспринимающее информацию и преобразующее ее в соответствии с некоторым правилом  (алгоритмом) (рис. 1.1).

 

Рисунок 1.1 - Дискретный автомат

Устройство имеет n входов и m выходов. На каждый вход может быть подан произвольный символ из конечного алфавита X = (X₁, X₂, . . . , X_n), называемого входным алфавитом.

Совокупность символов, поданных на вход устройства, образует входное слово.

На выходе устройства появляются выходные слова, составленные из символов выходного алфавита Y = (Y₁, Y₂, . . . , Y_m).

В силу конечности алфавитов X и Y входных и выходных слов (длина входного слова всегда равна n, а выходного m) общее число различных входных и выходных слов конечно.

Различают два основных класса схем преобразователей информации (дискретных автоматов). К первому классу относятся схемы, в которых значения выходных сигналов в момент времени t1 однозначно определяются значениями входных сигналов в момент времени t d t1. Такие схемы называют комбинационными, логическими или автоматами без памяти. К ним можно отнести комбинационные сумматоры, дешифраторы, коммутаторы.

В схемах второго класса значения выходных сигналов в момент времени t1 определяются не только значениями входных сигналов в момент времени t d t1, но и внутренним состоянием схемы, которое в свою очередь зависит от всех сигналов, подававшихся на ее входы ранее. Схемы второго класса называют последовательностными или дискретными автоматами с памятью, или конечными автоматами (КА). К ним можно отнести регистры, счетчики, триггеры.

Для обозначения внутренних состояний вводят так называемые промежуточные переменные, которые составляют алфавит внутренних состояний А = (а₀, а₁, . . . , а_i).

Схемы второго класса, в отличие от схем первого класса, обязательно содержат элементы памяти. Количество внутренних состояний характеризует глубину памяти автомата.

Для раскрытия внутреннего содержания ДА и его функционирования необходимо дать ответ на следующие вопросы:

         Как представить информацию?

         Как выполнить операции над сигналами?

         Как обработать информацию?

         Как создать логические схемы?