ренних переменных нельзя выполнить условие одинаковых задержек в соответствующих петлях обратной связи; идеализиро-ваиная структурная схема на рис. 6.2а в этом случае не будет справедлива, и результатом является необходимость синтеза илиз анализа всех рискованных состояний, которые могут иметь место. Однако предположение одинаковых задержек очень важно;, так как поз1Воляет исключить время из алгебраических логических выражений, а значит, позволяет составлять асинхронные схемы методами, подобными используемым для комбинационных логических схем.

Комбинационная

логическая схема

Комбинационная логическая схема

Z.

I-----г-

«7

Триггера 6)

Рис. 6.2. Общая схема асинхронной последовательностной цепи: с) без триггеров; б) с триггерами

На рис. 6.26 показана структурная схема асинхронной последовательностной цепи, комбинационная логика которой может быть реализована на логических элементах И-НЕ, ИЛИ-НЕ и т. п., но в качестве запоминающих элементов включены триггеры. Этот способ особенно выгоден при использовании интегральных логических схем, которые позволяют создать очень экономичные системы базовых опрокидывающихся контуров, но сравнительно недорого и использование полностью интегральных триггеров. Опрокидывающиеся контуры можно, в принципе, считать элементарными асинхронными последовательностньши схемами с двумя устойчивыми состояниями со структурой, аналогичной схеме на рис. 6.2а.

Использование триггеров в качестве запом1Инающих устройств-имеет много преимуществ. Важной является, например, возможность использования соответствующих логических свойств триггеров для сравнительно несложного создания многих асинхронных субсистем, прн котором автоматически исключается возможность появления статического риска. Упрощение составления схемы значительно, потому что процесс исключения статического риска в асинхронных схемах без триггеров очень трудоемок и сложен, особенно при наличии большого числа внутренних, переменных. Следующим значительным преимуществом являются

J55.-.

.менее сложная структура асинхронной схемы, упрощение понимания принципа ее работы, более легкое обнаружение неисправностей в процессе работы, а значит, и упрощение технического обслуживания. С точки зрения экономичности значительна экономия -соединений.

В зависимости от продолжительности внешних сигналов на .входах X различают два способа управления асинхронными схемами (рис. .6.2). Первый способ заключается в том, что после .изменения входных сигналов на входах X эти сигналы не должны изменяться до тех пор, пока схема не будет в новом устойчивом состоянии, т. е. пока изменяются внутренние сигналы. Это так называемый базовый способ управления, который не предъявляет с точки зрения надежной работы никаких ограничений максимальной продолж,ительвости внешних сигналов на входах X. ..Другой способ управления заключается в использовании импульсов хотя бы на одном из входов X. Понятие импульса для асинхронной схемы не определено, однако в данном случае импульсом можно считать сигнал, который находится в состоянии 1 значительно меньшее время, чем в состоянии 0. Каждый импулЬс вызовет только одно изменение внутреннего состояния асинхронной схемы, и появление нескольких неустойчивых состояний будет ис- . .ключено. Основным условием такой работы является достаточно ..короткая длительность внешнего импульса управления на соответствующем входе X. Он должен на входе комбинационной схемы закончиться прежде, чем на этом входе появится реакция Y, определяющая новое состояние асинхронной схемы. Этот им-.пульсный способ управления может быть рекомендован прежде .всего для асинхронных субсистем с триггерами, так как по сравнению с базовым способом управления обеспечивает более эко-.номичное решение с меньшим числом триггеров.

С учетом необходимых временных задержек очень выгодно ..использовать интегральные триггеры, реагирующие на фронт спада импульсов управления со значения 1 до значения 0. Структура этих триггеров более сложная, но их использование позволяет .всегда обеспечить отсутствие импульса управления в то время, вдгда начинают изменяться выходы триггера. При использовании других типов триггеров на их выходах необходимы допол- нительные задержки, причем не разрешается превышение максимально допустимой длительности импульсов управления, что, .конечно, повышает требования к надежности системы.

Другим типом последовательностных схем являются так называ->емые синхронные схемы, в которых в качестве запоминающих уст-.ройств используются только триггеры. Синхронные последовательностные системы управляются с помощью специальноге источника синхронизирующих (тактовых) импульсов, обычно с ре-.тулярными интервалами, которые синхронизируют работу всех основных схем системы. С точки зрения наделсности работы не .важны регулярные интервалы синхроимпульсов, а также не явля-ется необ.ходимым условием наличие источника этих сигналов. В

(синхронных системахчасто "используется несколько - источников синхронизирующих импульсов без их взаимной синхронизации. В отличие от асинхронных схем, работа синхронной схемы характеризуется тем, что на все триггеры в запоминающем устройстве одновременно оказывает влияние один синхроимпульс, который вызывает только один переход соответствующих триггеров из одного устойчивого состояния в другое. В синхронной системе не могут иметь место следующие друг за другом внутренние неустойчивые состояния; временной интервал между синхроимпульсами выбирается с учетом временных задержек сигнала, а поэтому не существует проблемы критических последовательностей и рискованных состояний. Одновременные изменения сигналов на внешних входах X допустимы, так как они не могут оказать влияния на внутреннее состояние синхронной схемы, если нет синхроимпульса. Отсюда вытекает, что состояние внешних управля-врщих входов X не должно меняться за время длительности синхроимпульса.

Асинхронные и синхронные последовательностные схемы с импульсным управлением могут иметь уровневые входы, или импульсные выходы, или оба вида. Последовательностная схема, составленная для случая уровневых выходов, соответствующих выходам триггеров, обозначается как модель Мура, у которой состояние выходов Z зависит только от внутреннего состояния S последовательностной схемы в данный момент времени, т. е. справедливо, что Z=f(S). Последовательностная схема, составленная для случая импульсных выходов (z), обозначается как модель Мили последовательностной схемы, у которой состоящие импульсных выходов зависит не только от настоящего внутреннего состояния схемы S, но и от состояния в данный момент ее выходов Z, т. е. от общего состояния схемы в этот момент. Таким образом, справедливо, что z = f {S, Z). Модель Мура можно всегда преобразовать в модель Мили и наоборот. Однако у модели Мили обычно меньше число внутренних состояний, а значит, и меньше число триггеров, поэтому именно ей в большинстве случаев отдается предпочтение. Значительно более важным фактором, который оказывает наибольшее влияние на сложность всех последовательног стныхсхем,Т; е. и на экономичность схемы, является споео& кодирования внутренних состояний. Как вытекает из принципа действия синзроняой- схемы, ее внутренний код может быть любым, но только определенный код приводит к желаемому оптимальному решению схемы. Проблема выбора соответствующего внутреннего кода очень сложна. Еще хуже обстоит дело у асин-хроиных схем, у которых выбор внутреннего кода обычно ограничен условием исключения одновременных изменений более чем одной переменной. Поэтому выбор подходящего вяутренного кода чаще всего зависит от опыта проектанта. Большое значение для экономичности системы имеет также выбор соответствующего типа триггера.