МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» Кафедра БІТ
Звіт до лабораторної роботи № 2 «Розроблення VHDL – моделей цифрових автоматів» з курсу : «Комп`ютерні методи високорівневого проектування пристроїв захисту»  Львів – 2015 Мета роботи: Ознайомитись із типами даних, об’єктами та базовими конструкціями мови VHDL, отримати навики моделювання синхронних кінцевих автоматів в VHDL. Основні теоретичні відомості Основні поняття теорії автоматів. Автомати Мілі та Мура Автомат представляється як «чорна скринька», яка має скінчену кількість входів і виходів і деяку множину внутрішніх станів
, в які він під дією вхідних сигналів переходить стрибкоподібно, оминаючи проміжний стан. Звичайно, ця умова не виконується в реальності, оскільки будь-який перехідний процес триває певний час. Автомат називається скінченним, якщо множина його внутрішніх станів та множина значень вхідних сигналів є скінченними множинами. Автомати, призначені для перетворення дискретної інформації, називають дискретними автоматами. До складу дискретних автоматів обов’язково входять запам’ятовуючі елементи, які зберігають їхній стан. Вихідні сигнали в таких автоматах формуються в залежності від вхідних сигналів і станів, в яких знаходяться елементи пам’яті. Тому дискретні автомати прийнято називати також цифровими автоматами.
- інтервал дискретності автомата При побудові автоматів із дискретним автоматним часом розрізняють синхронні та асинхронні автомати. У синхронних автоматах моменти часу, в яких можлива зміна стану автомата, визначаються спеціальним пристроєм – генератором синхронізуючих імпульсів. Сусідні моменти часу зазвичай розподілені рівними часовими проміжками. В асинхронних автоматах моменти переходів із одного стану в інший не керуються сигналом синхронізації. Зміни станів цифрового автомата ініціюються зміною значень вхідних сигналів, які виникають поза автоматом. Для будь-якого цифрового автомата кількість різних вхідних сигналів обов’язково є скінченною. Результатом роботи цифрового автомата є видача вихідних сигналів. Щодо моменту часу
переходу автомата зі стану
в стан
, то сигнал
може фактично з’явитись або раніше, або пізніше цього моменту. У першому випадку приймається, що вихідний сигнал
однозначно визначається вхідним сигналом
і станом
автомата в попередній момент часу, у другому випадку сигнал
однозначно визначається парою
. Цифрові автомати, в яких вихідний сигнал
визначається парою
, називають автоматами першого роду (автоматами Мілі), а автомати, в яких сигнал
визначається парою
, - автоматами другого роду (автоматами Мура). Загальна теорія автоматів при зроблених вище припущеннях ділиться на дві великі частини: абстрактна теорія автоматів і структурна теорія автоматів. В абстрактній теорії не враховуються структура ані самого автомата, ані його вхідних і вихідних сигналів. Вхідні і вихідні сигнали розглядаються при цьому просто як букви двох фіксованих для данного автомата алфавітів: вхідного і вихідного. Не цікавлячись способом побудови автомата, абстрактна теорія розглядає лише переходи, які виконує автомат під впливом вхідних сигналів, і вихідних сигналів, які він при цьому видає. На противагу абстрактній теорії, структурна теорія автоматів враховує структури автомата і його вхідних і вихідних сигналів. У структурній теорії вивчаються способи побудови автоматів із декількох елементарних автоматів, способів кодування вхідних і вихідних сигналів елементарними сигналами, що передаються реальними вхідними і вихідними каналами. Таким чином, структурна теорія є продовженням і подальшим розвитком абстрактної теорії. Зокрема, задача синтезу ідеалізованого (без урахування перехідних процесів) цифрового автомата природнім чином поділяється на етапи абстрактного і структурного синтезу. Створення моделі синхронного скінченного автомата мовою VHDL Абстрактний синтез автомата Граф-схема алгоритму (ГСА) – це граф, в якому використовуються на...