第4章數(shù)字系統(tǒng)建模與描述課件

1、1主要內(nèi)容主要內(nèi)容n數(shù)字系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu)數(shù)字系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu)n數(shù)字系統(tǒng)的算法與描述數(shù)字系統(tǒng)的算法與描述n數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟2數(shù)字系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)數(shù)字系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)3模型結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)n按照數(shù)字系統(tǒng)的定義來構(gòu)成模型按照數(shù)字系統(tǒng)的定義來構(gòu)成模型u數(shù)據(jù)處理模塊：數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊：數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)/信息處理單元信息處理單元v功能：完成數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、運(yùn)算和傳輸功能：完成數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、運(yùn)算和傳輸v組成：由存儲(chǔ)器組成：由存儲(chǔ)器/運(yùn)算器運(yùn)算器/寄存器寄存器/數(shù)據(jù)選擇器等組成數(shù)據(jù)選擇器等組成v工作過程：根據(jù)接收的控制信號完成數(shù)據(jù)的存取和運(yùn)算，工作過程：根據(jù)接收的控制信號完成數(shù)據(jù)的存

2、取和運(yùn)算，并將操作進(jìn)程和結(jié)果作為條件信號反饋給控制器。并將操作進(jìn)程和結(jié)果作為條件信號反饋給控制器。4模型結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)n按照數(shù)字系統(tǒng)的定義來構(gòu)成模型按照數(shù)字系統(tǒng)的定義來構(gòu)成模型u控制器模塊：控制子系統(tǒng)控制器模塊：控制子系統(tǒng)v功能：系統(tǒng)功能的核心功能：系統(tǒng)功能的核心v組成：由組合電路和存儲(chǔ)電路或寄存器組成組成：由組合電路和存儲(chǔ)電路或寄存器組成v工作過程：接收外部控制信號和數(shù)據(jù)處理器的條件信號。工作過程：接收外部控制信號和數(shù)據(jù)處理器的條件信號?？刂破髟跁r(shí)鐘信號的作用下進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，同時(shí)產(chǎn)生與控制器在時(shí)鐘信號的作用下進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，同時(shí)產(chǎn)生與狀態(tài)和條件信號相對應(yīng)的控制信號，通過控制信號去控狀態(tài)和條件信號

3、相對應(yīng)的控制信號，通過控制信號去控制數(shù)據(jù)處理器完成具體的操作。制數(shù)據(jù)處理器完成具體的操作。5模型結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)n典型的模型結(jié)構(gòu)典型的模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)處理器數(shù)據(jù)處理器控制器控制器數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出時(shí)鐘信號時(shí)鐘信號控制信號控制信號條件信號條件信號外部控制信號外部控制信號6數(shù)據(jù)處理器數(shù)據(jù)處理器7數(shù)據(jù)處理器的功能數(shù)據(jù)處理器的功能n完成系統(tǒng)算法規(guī)定的邏輯功能完成系統(tǒng)算法規(guī)定的邏輯功能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、算術(shù)和邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和變換。算術(shù)和邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和變換。n數(shù)字系統(tǒng)的功能單元數(shù)字系統(tǒng)的功能單元n數(shù)據(jù)處理器實(shí)現(xiàn)需要考慮的幾個(gè)方面數(shù)據(jù)處理器實(shí)現(xiàn)需要考慮的幾個(gè)方面u選擇器件的考慮選擇器件的考

4、慮u數(shù)據(jù)處理器的結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)處理器的結(jié)構(gòu)模型u信號的輸入輸出關(guān)系信號的輸入輸出關(guān)系u數(shù)據(jù)處理器的設(shè)計(jì)步驟數(shù)據(jù)處理器的設(shè)計(jì)步驟8數(shù)據(jù)處理器的器件選擇數(shù)據(jù)處理器的器件選擇n資源滿足功能需求，且要一定的裕度資源滿足功能需求，且要一定的裕度n性能因素：速度性能因素：速度/可靠性可靠性/功耗功耗/可測試性可測試性/n物理因素：尺寸物理因素：尺寸/散熱散熱/封裝封裝/n成本因素：器件成本成本因素：器件成本/軟件成本軟件成本/開發(fā)成本開發(fā)成本/維維護(hù)成本護(hù)成本/9數(shù)據(jù)處理器的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)處理器的結(jié)構(gòu) n數(shù)據(jù)處理器可以由寄存器和組合邏輯電路組成數(shù)據(jù)處理器可以由寄存器和組合邏輯電路組成 寄存器寄存器組合邏輯電路組合

5、邏輯電路EQ時(shí)鐘信號時(shí)鐘信號YZXTSn輸入信號輸入信號Xn輸出信號輸出信號Zn控制信號控制信號Tn條件信號條件信號SnY為寄存器的輸入信號為寄存器的輸入信號nQ為寄存器狀態(tài)信號為寄存器狀態(tài)信號n功能選擇信號功能選擇信號E10數(shù)據(jù)處理器的信號關(guān)系數(shù)據(jù)處理器的信號關(guān)系n寄存器的狀態(tài)信號寄存器的狀態(tài)信號Q u狀態(tài)信號狀態(tài)信號Q在時(shí)鐘信號的有效邊沿發(fā)生改變在時(shí)鐘信號的有效邊沿發(fā)生改變u有現(xiàn)態(tài)有現(xiàn)態(tài)(Qn)和次態(tài)和次態(tài)(Qn+1)之分之分u狀態(tài)信號的關(guān)系狀態(tài)信號的關(guān)系Qn+1 =F(X, Qn,T)u寄存器的次態(tài)與數(shù)據(jù)處理器的輸入信號寄存器的次態(tài)與數(shù)據(jù)處理器的輸入信號X、數(shù)據(jù)處、數(shù)據(jù)處理器的控制信號理

6、器的控制信號T和寄存器的現(xiàn)態(tài)和寄存器的現(xiàn)態(tài)Qn有關(guān)有關(guān) 11數(shù)據(jù)處理器的信號關(guān)系數(shù)據(jù)處理器的信號關(guān)系n數(shù)據(jù)處理器的輸入信號數(shù)據(jù)處理器的輸入信號Xu待處理的輸入信息待處理的輸入信息n數(shù)據(jù)處理器的控制信號數(shù)據(jù)處理器的控制信號Tu來自控制器的輸出控制端，決定數(shù)據(jù)處理器實(shí)現(xiàn)哪來自控制器的輸出控制端，決定數(shù)據(jù)處理器實(shí)現(xiàn)哪一種操作，何時(shí)有輸出信號一種操作，何時(shí)有輸出信號 u控制信號應(yīng)是一組序列信號控制信號應(yīng)是一組序列信號u常見的控制信號：常見的控制信號：CLR、ADD、INC、DEC等等 12數(shù)據(jù)處理器的信號關(guān)系數(shù)據(jù)處理器的信號關(guān)系n數(shù)據(jù)處理器的輸出信號數(shù)據(jù)處理器的輸出信號Zu數(shù)據(jù)處理器的輸出信號數(shù)據(jù)處理

7、器的輸出信號Z是輸入信號是輸入信號X、寄存器的、寄存器的現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)Qn和控制信號和控制信號T的函數(shù)的函數(shù)ZG(X， Qn ，T)n數(shù)據(jù)處理器的條件信號數(shù)據(jù)處理器的條件信號S u條件信號條件信號S是通過對被處理信息的檢測而產(chǎn)生的，是通過對被處理信息的檢測而產(chǎn)生的，反映了被處理信息的狀態(tài)反映了被處理信息的狀態(tài)u數(shù)據(jù)處理器的條件信號數(shù)據(jù)處理器的條件信號S是輸入信號是輸入信號X、寄存器的、寄存器的狀態(tài)狀態(tài)Qn的函數(shù)。其表達(dá)式為：的函數(shù)。其表達(dá)式為：SR(X， Qn) 13數(shù)據(jù)處理單元設(shè)計(jì)的基本步驟數(shù)據(jù)處理單元設(shè)計(jì)的基本步驟 n組成數(shù)據(jù)處理單元邏輯框圖組成數(shù)據(jù)處理單元邏輯框圖n構(gòu)成數(shù)據(jù)處理單元詳細(xì)邏輯電路

8、圖構(gòu)成數(shù)據(jù)處理單元詳細(xì)邏輯電路圖n確定控制信號時(shí)序確定控制信號時(shí)序 14控制器控制器15數(shù)字系統(tǒng)的控制方式數(shù)字系統(tǒng)的控制方式 n數(shù)字系統(tǒng)有三種控制方式數(shù)字系統(tǒng)有三種控制方式u集中控制：僅使用一個(gè)控制器來控制整個(gè)系統(tǒng)算法集中控制：僅使用一個(gè)控制器來控制整個(gè)系統(tǒng)算法的執(zhí)行，常采用同步工作方式的執(zhí)行，常采用同步工作方式 u分散控制：全部的控制功能分散在各個(gè)子系統(tǒng)中完分散控制：全部的控制功能分散在各個(gè)子系統(tǒng)中完成。這種控制方式的時(shí)序可以采用同步方式，也可成。這種控制方式的時(shí)序可以采用同步方式，也可以采用異步方式以采用異步方式u集散控制：集散控制采用集中管理、分散控制的工集散控制：集散控制采用集中管理、

9、分散控制的工作方式；系統(tǒng)中配有系統(tǒng)控制器作方式；系統(tǒng)中配有系統(tǒng)控制器16控制器的結(jié)構(gòu)控制器的結(jié)構(gòu) n控制器都要根據(jù)外部控制信號，按照規(guī)定的算法向數(shù)控制器都要根據(jù)外部控制信號，按照規(guī)定的算法向數(shù)據(jù)處理器發(fā)出操作指令，同時(shí)接收來自數(shù)據(jù)處理器的據(jù)處理器發(fā)出操作指令，同時(shí)接收來自數(shù)據(jù)處理器的條件信號，確定下一個(gè)計(jì)算步驟條件信號，確定下一個(gè)計(jì)算步驟n在某狀態(tài)下，控制器根據(jù)接收的條件信號在某狀態(tài)下，控制器根據(jù)接收的條件信號S和外部控和外部控制信號制信號C，由組合電路產(chǎn)生控制信號，由組合電路產(chǎn)生控制信號T。在時(shí)鐘到來時(shí)，。在時(shí)鐘到來時(shí)，存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)換到下一個(gè)狀態(tài)，確定下一個(gè)操作步驟。存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)換到下一個(gè)狀態(tài)，確定

10、下一個(gè)操作步驟。 組合邏輯電路組合邏輯電路存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路q外部控制信號外部控制信號C時(shí)鐘信號時(shí)鐘信號CP條件信號條件信號S控制信號控制信號T17系統(tǒng)同步系統(tǒng)同步 n系統(tǒng)同步是指控制器與外部輸入信號和來自數(shù)系統(tǒng)同步是指控制器與外部輸入信號和來自數(shù)據(jù)處理單元的反饋信號之間的同步問題據(jù)處理單元的反饋信號之間的同步問題 u控制器與外部輸入信號之間的同步，即異步輸入信控制器與外部輸入信號之間的同步，即異步輸入信號的同步化號的同步化u系統(tǒng)控制器的輸出同步系統(tǒng)控制器的輸出同步18異步輸入信號的同步化異步輸入信號的同步化n由門電路構(gòu)成的基本捕獲單元和由門電路構(gòu)成的基本捕獲單元和D觸發(fā)器組成觸發(fā)器組成 19控

11、制器輸出同步控制器輸出同步 n由于兩個(gè)方面的原因，輸出將會(huì)出現(xiàn)毛刺由于兩個(gè)方面的原因，輸出將會(huì)出現(xiàn)毛刺u狀態(tài)寄存器的各個(gè)狀態(tài)變量不會(huì)同時(shí)改變，總是有狀態(tài)寄存器的各個(gè)狀態(tài)變量不會(huì)同時(shí)改變，總是有先后的，這可能引起瞬時(shí)的毛刺輸出。先后的，這可能引起瞬時(shí)的毛刺輸出。u若輸入端到輸出端所經(jīng)途徑不同，即傳輸延時(shí)不同，若輸入端到輸出端所經(jīng)途徑不同，即傳輸延時(shí)不同，則會(huì)出現(xiàn)毛刺。則會(huì)出現(xiàn)毛刺。n同步的基本方法：時(shí)鐘觸發(fā)器同步的基本方法：時(shí)鐘觸發(fā)器 20212223242526控制器的功能描述控制器的功能描述 n控制信號方程：控制信號方程：T = F(S，C， Qn)n狀態(tài)方程：狀態(tài)方程： Qn+1 = G(

12、S，C，Qn)n控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表控制器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 n表中的行表示現(xiàn)態(tài)表中的行表示現(xiàn)態(tài)Qj，表中的列表示條件信號的，表中的列表示條件信號的取值取值Si，第，第j行第行第i列的內(nèi)容為控制器的次態(tài)和控列的內(nèi)容為控制器的次態(tài)和控制信號制信號T的值。其中，的值。其中，G(Si，C，Qj)表示控制器表示控制器的次態(tài)，的次態(tài)，F(xiàn)(Si，C，Qj)表示控制信號表示控制信號T的值。的值。27數(shù)字系統(tǒng)的算法及其描述數(shù)字系統(tǒng)的算法及其描述28主要內(nèi)容主要內(nèi)容n算法設(shè)計(jì)算法設(shè)計(jì)n數(shù)字系統(tǒng)算法流程圖描述數(shù)字系統(tǒng)算法流程圖描述n狀態(tài)機(jī)及算法狀態(tài)機(jī)圖描述狀態(tài)機(jī)及算法狀態(tài)機(jī)圖描述 n備有記憶文件的狀態(tài)圖備有記憶文件的狀態(tài)

13、圖MDS 29算法設(shè)計(jì)算法設(shè)計(jì)n考慮因素：功能與性能考慮因素：功能與性能n考慮硬件結(jié)構(gòu)與資源對算法的影響考慮硬件結(jié)構(gòu)與資源對算法的影響u硬件資源規(guī)模小時(shí)，考慮設(shè)計(jì)簡單硬件資源規(guī)模小時(shí)，考慮設(shè)計(jì)簡單u硬件資源豐富時(shí)，應(yīng)該考慮提高速度等指標(biāo)硬件資源豐富時(shí)，應(yīng)該考慮提高速度等指標(biāo)u算法必須具有硬件的可實(shí)現(xiàn)性算法必須具有硬件的可實(shí)現(xiàn)性30算法設(shè)計(jì)算法設(shè)計(jì)n算法結(jié)構(gòu)算法結(jié)構(gòu)u順序算法結(jié)構(gòu)：各個(gè)操作按照次序依次執(zhí)行順序算法結(jié)構(gòu)：各個(gè)操作按照次序依次執(zhí)行u順序結(jié)構(gòu)的執(zhí)行時(shí)間與數(shù)據(jù)流個(gè)數(shù)、操作步驟等有順序結(jié)構(gòu)的執(zhí)行時(shí)間與數(shù)據(jù)流個(gè)數(shù)、操作步驟等有關(guān)。關(guān)。u并行電路實(shí)現(xiàn)順序算法需要一定的策略。并行電路實(shí)現(xiàn)順序算法

14、需要一定的策略。31算法設(shè)計(jì)算法設(shè)計(jì)n并行算法結(jié)構(gòu)并行算法結(jié)構(gòu)u多個(gè)操作在同一時(shí)刻同時(shí)運(yùn)行，且這些操作之間幾多個(gè)操作在同一時(shí)刻同時(shí)運(yùn)行，且這些操作之間幾乎沒有依賴關(guān)系；乎沒有依賴關(guān)系；u每一個(gè)操作需要獨(dú)立的硬件資源實(shí)現(xiàn)，因此硬件成每一個(gè)操作需要獨(dú)立的硬件資源實(shí)現(xiàn)，因此硬件成本較大；本較大；u并行算法結(jié)構(gòu)的運(yùn)行速度比順序結(jié)構(gòu)高并行算法結(jié)構(gòu)的運(yùn)行速度比順序結(jié)構(gòu)高32算法設(shè)計(jì)算法設(shè)計(jì)n流水線結(jié)構(gòu)流水線結(jié)構(gòu)u把整個(gè)運(yùn)算過程把整個(gè)運(yùn)算過程分解成若干段，分解成若干段，系統(tǒng)在同一時(shí)刻系統(tǒng)在同一時(shí)刻可對先后輸入的可對先后輸入的數(shù)據(jù)流元素進(jìn)行數(shù)據(jù)流元素進(jìn)行不同階段的運(yùn)算。不同階段的運(yùn)算。u流水線結(jié)構(gòu)幾乎流水線結(jié)

15、構(gòu)幾乎可以在一個(gè)時(shí)鐘可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)得到一個(gè)周期內(nèi)得到一個(gè)結(jié)果結(jié)果速度很快速度很快(面積換速度面積換速度)33數(shù)字系統(tǒng)算法流程圖描述數(shù)字系統(tǒng)算法流程圖描述n算法流程圖是一種描述數(shù)字系統(tǒng)硬件操作功能算法流程圖是一種描述數(shù)字系統(tǒng)硬件操作功能的圖形方法。的圖形方法。n由于描述硬件的動(dòng)作，某些結(jié)構(gòu)存在并發(fā)性。由于描述硬件的動(dòng)作，某些結(jié)構(gòu)存在并發(fā)性。34算法流程圖的符號及其描述方法算法流程圖的符號及其描述方法n啟動(dòng)框和結(jié)束框啟動(dòng)框和結(jié)束框u啟動(dòng)框和結(jié)束框表示該算法流程圖的開始和結(jié)束啟動(dòng)框和結(jié)束框表示該算法流程圖的開始和結(jié)束35算法流程圖的符號及其描述方法算法流程圖的符號及其描述方法n工作框工作框u用

16、矩形框表示用矩形框表示u框內(nèi)用文字說明該工作框所對應(yīng)的硬件操作內(nèi)容及框內(nèi)用文字說明該工作框所對應(yīng)的硬件操作內(nèi)容及對應(yīng)的輸出信號對應(yīng)的輸出信號u算法流程圖與硬件的功能應(yīng)有很好的對應(yīng)關(guān)系。一算法流程圖與硬件的功能應(yīng)有很好的對應(yīng)關(guān)系。一個(gè)工作框的功能很容易地映射成為一個(gè)的邏輯電路。個(gè)工作框的功能很容易地映射成為一個(gè)的邏輯電路。 36算法流程圖的符號及其描述方法算法流程圖的符號及其描述方法n判斷框判斷框u判斷框用菱形框來描述。判斷框用菱形框來描述。u框內(nèi)給出判斷量和判斷條框內(nèi)給出判斷量和判斷條件。根據(jù)不同的判斷結(jié)果，件。根據(jù)不同的判斷結(jié)果，算法流程圖將確定轉(zhuǎn)向不算法流程圖將確定轉(zhuǎn)向不同的后繼操作。同的

17、后繼操作。u判斷框必定有兩個(gè)或兩個(gè)判斷框必定有兩個(gè)或兩個(gè)以上的后續(xù)操作，當(dāng)后續(xù)以上的后續(xù)操作，當(dāng)后續(xù)操作超過操作超過3個(gè)時(shí)可以用若個(gè)時(shí)可以用若干個(gè)判斷框連接來描述。干個(gè)判斷框連接來描述。37算法流程圖的符號及其描述方法算法流程圖的符號及其描述方法n條件框條件框u條件框用圓角矩形來表示。條件框用圓角矩形來表示。u條件框一定與判斷框的一條件框一定與判斷框的一個(gè)分支相連，且僅當(dāng)該分個(gè)分支相連，且僅當(dāng)該分支條件滿足時(shí)，條件框中支條件滿足時(shí)，條件框中所表明的操作才被執(zhí)行。所表明的操作才被執(zhí)行。u條件框描述了硬件操作的條件框描述了硬件操作的并發(fā)性：條件框的操作是并發(fā)性：條件框的操作是與判斷結(jié)果同時(shí)發(fā)生的與

18、判斷結(jié)果同時(shí)發(fā)生的 。38算法流程圖的符號及其描述方法算法流程圖的符號及其描述方法n示例：串行加法器示例：串行加法器u串行加法器是利用一位加法器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)多位二進(jìn)制串行加法器是利用一位加法器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)多位二進(jìn)制數(shù)據(jù)相加的電路。數(shù)據(jù)相加的電路。u四位串行加法器電路的組成：加法控制電路四位串行加法器電路的組成：加法控制電路/累加累加器器(ACC)/加數(shù)寄存器加數(shù)寄存器/一位全加器和進(jìn)位位寄存器。一位全加器和進(jìn)位位寄存器。 39算法流程圖的符號及其描述方法算法流程圖的符號及其描述方法n示例：串行加法器示例：串行加法器40算法流程圖的符號及其描述方法算法流程圖的符號及其描述方法n乘法器乘法器步驟步驟操作內(nèi)

19、容操作內(nèi)容被乘數(shù)被乘數(shù) 乘數(shù)乘數(shù)備注備注1初始化初始化9位寄存器，乘數(shù)最低位為位寄存器，乘數(shù)最低位為“1”，故加被乘數(shù)故加被乘數(shù) 0 0000 1001 0101 0 0101 1001M=12右移右移1位，最低位為位，最低位為“0”，不加被乘數(shù)，不加被乘數(shù) 0 0010 1100M=03右移右移1位，最低位為位，最低位為“0”，不加被乘數(shù)，不加被乘數(shù) 0 0001 0110M=04右移右移1位，最低位為位，最低位為“1”，加被乘數(shù)，加被乘數(shù) 0 0000 1011 0101 0 0101 1011M=15右移右移1位，產(chǎn)生乘法結(jié)果位，產(chǎn)生乘法結(jié)果 0 0010 110141算法流程圖的符號及

20、其描述方法算法流程圖的符號及其描述方法n乘法器乘法器42算法流程圖的符號及其描述方法算法流程圖的符號及其描述方法n乘法器乘法器43狀態(tài)機(jī)及算法狀態(tài)機(jī)圖描述狀態(tài)機(jī)及算法狀態(tài)機(jī)圖描述44狀態(tài)機(jī)分類及其特點(diǎn)狀態(tài)機(jī)分類及其特點(diǎn) n控制器根據(jù)時(shí)序輸出信號產(chǎn)生的機(jī)理不同，可控制器根據(jù)時(shí)序輸出信號產(chǎn)生的機(jī)理不同，可以分成兩類：以分成兩類：u米勒米勒(Mealy)型型u摩爾摩爾(Moore)型型45狀態(tài)機(jī)分類及其特點(diǎn)狀態(tài)機(jī)分類及其特點(diǎn)nMealy型時(shí)序電路型時(shí)序電路u一個(gè)組合邏輯電路一個(gè)組合邏輯電路/一個(gè)狀態(tài)寄存器一個(gè)狀態(tài)寄存器u電路的特點(diǎn)：輸出不僅與當(dāng)前狀態(tài)有關(guān)，而且還與電路的特點(diǎn)：輸出不僅與當(dāng)前狀態(tài)有關(guān)，

21、而且還與輸入有關(guān)。輸入有關(guān)。46狀態(tài)機(jī)分類及其特點(diǎn)狀態(tài)機(jī)分類及其特點(diǎn)nMoore型時(shí)序電路型時(shí)序電路u輸入信號輸入信號X和狀態(tài)鎖存時(shí)鐘和狀態(tài)鎖存時(shí)鐘clk，輸出只有一個(gè)，輸出只有一個(gè)Y，其輸出其輸出Y值僅與當(dāng)前的狀態(tài)值有關(guān)，而與輸入值僅與當(dāng)前的狀態(tài)值有關(guān)，而與輸入X值值無關(guān)。無關(guān)。 47算法狀態(tài)機(jī)流程圖的符號算法狀態(tài)機(jī)流程圖的符號 n狀態(tài)框狀態(tài)框u方框內(nèi)標(biāo)注狀態(tài)名和輸出信號清單方框內(nèi)標(biāo)注狀態(tài)名和輸出信號清單u上方的箭頭表示進(jìn)入該狀態(tài)，箭頭的右方標(biāo)注該狀上方的箭頭表示進(jìn)入該狀態(tài)，箭頭的右方標(biāo)注該狀態(tài)在系統(tǒng)中的編碼態(tài)在系統(tǒng)中的編碼u下方箭頭表示該狀態(tài)轉(zhuǎn)離的方向下方箭頭表示該狀態(tài)轉(zhuǎn)離的方向48算法狀

22、態(tài)機(jī)流程圖的符號算法狀態(tài)機(jī)流程圖的符號n判斷框判斷框u用一個(gè)菱形框來表示用一個(gè)菱形框來表示u上方箭頭表示進(jìn)入該框的上方箭頭表示進(jìn)入該框的方向方向u左右兩個(gè)箭頭表示根據(jù)框左右兩個(gè)箭頭表示根據(jù)框內(nèi)標(biāo)明的條件取值不同而內(nèi)標(biāo)明的條件取值不同而轉(zhuǎn)離的方向轉(zhuǎn)離的方向u條件所取的值將標(biāo)注在箭條件所取的值將標(biāo)注在箭頭線的上方頭線的上方49算法狀態(tài)機(jī)流程圖的符號算法狀態(tài)機(jī)流程圖的符號n條件輸出框條件輸出框u用圓角矩形框表示。用圓角矩形框表示。u上方箭頭表示條件值轉(zhuǎn)入的方上方箭頭表示條件值轉(zhuǎn)入的方向，該帶箭頭的線一定與判斷向，該帶箭頭的線一定與判斷框的一個(gè)分支相連，且繼承對框的一個(gè)分支相連，且繼承對應(yīng)分支的條件值

23、。應(yīng)分支的條件值。u下方的箭頭表示轉(zhuǎn)離的方向。下方的箭頭表示轉(zhuǎn)離的方向。u框內(nèi)標(biāo)注條件的輸出信號清單。框內(nèi)標(biāo)注條件的輸出信號清單。50算法狀態(tài)機(jī)圖描述實(shí)例算法狀態(tài)機(jī)圖描述實(shí)例 n化簡算法狀態(tài)機(jī)圖化簡算法狀態(tài)機(jī)圖 51算法狀態(tài)機(jī)圖描述實(shí)例算法狀態(tài)機(jī)圖描述實(shí)例n算法狀態(tài)機(jī)圖的反饋通道描述算法狀態(tài)機(jī)圖的反饋通道描述u算法狀態(tài)機(jī)圖中可以有內(nèi)部的反饋通道，內(nèi)部反饋算法狀態(tài)機(jī)圖中可以有內(nèi)部的反饋通道，內(nèi)部反饋通道的箭頭應(yīng)指向某一個(gè)狀態(tài)的輸入線通道的箭頭應(yīng)指向某一個(gè)狀態(tài)的輸入線 52算法狀態(tài)機(jī)圖描述實(shí)例算法狀態(tài)機(jī)圖描述實(shí)例n算法狀態(tài)機(jī)圖的串并結(jié)構(gòu)變換算法狀態(tài)機(jī)圖的串并結(jié)構(gòu)變換u速度與面積的轉(zhuǎn)換速度與面積的轉(zhuǎn)

24、換53算法流程圖至狀態(tài)圖的變換方法算法流程圖至狀態(tài)圖的變換方法 n算法流程圖至狀態(tài)圖的變換主要有以下幾個(gè)步算法流程圖至狀態(tài)圖的變換主要有以下幾個(gè)步驟：驟：u(a)系統(tǒng)狀態(tài)分配：系統(tǒng)狀態(tài)分配：先對算法流程圖進(jìn)行抽象，對其工作過程進(jìn)行劃分。每先對算法流程圖進(jìn)行抽象，對其工作過程進(jìn)行劃分。每個(gè)相對獨(dú)立的操作狀態(tài)就可以定義為一個(gè)狀態(tài)個(gè)相對獨(dú)立的操作狀態(tài)就可以定義為一個(gè)狀態(tài)u(b)確定各狀態(tài)的輸出確定各狀態(tài)的輸出u(c)確定輸入信號及狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件確定輸入信號及狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件54狀態(tài)圖至算法狀態(tài)機(jī)圖的變換方法狀態(tài)圖至算法狀態(tài)機(jī)圖的變換方法 n通常將狀態(tài)圖變換成算法狀態(tài)機(jī)圖通常將狀態(tài)圖變換成算法狀態(tài)機(jī)圖(AS

25、M)需經(jīng)需經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：過以下幾個(gè)步驟：u(a)對現(xiàn)有狀態(tài)進(jìn)行編碼對現(xiàn)有狀態(tài)進(jìn)行編碼u(b)各輸出信號的確定各輸出信號的確定u(c)按狀態(tài)編碼順序畫出算法狀態(tài)機(jī)圖按狀態(tài)編碼順序畫出算法狀態(tài)機(jī)圖n示例：示例：P147/P14855C語言流程圖至算法狀態(tài)機(jī)圖的變換語言流程圖至算法狀態(tài)機(jī)圖的變換 n(1)順序結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)：u順序結(jié)構(gòu)部分可以歸結(jié)在一個(gè)狀態(tài)中，因?yàn)橐话沩橅樞蚪Y(jié)構(gòu)部分可以歸結(jié)在一個(gè)狀態(tài)中，因?yàn)橐话沩樞虿僮髦胁粫?huì)改變系統(tǒng)的工作狀態(tài)。序操作中不會(huì)改變系統(tǒng)的工作狀態(tài)。n(2)分支結(jié)構(gòu)：分支結(jié)構(gòu)：u分支程序的條件量是系統(tǒng)狀態(tài)的輸入，不同條件將分支程序的條件量是系統(tǒng)狀態(tài)的輸入，不同條件將轉(zhuǎn)向不同的狀態(tài)，從而發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)向不同的狀態(tài)，從而發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移。n(3)循環(huán)結(jié)構(gòu)：循環(huán)結(jié)構(gòu)：u循環(huán)程序以循環(huán)變量為條件量，該條件量通常是一循環(huán)程序以循環(huán)變量為條件量，該條件量通常是一個(gè)計(jì)數(shù)值。當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到指定值時(shí)，條件滿足，狀個(gè)計(jì)數(shù)值。當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到指定值時(shí)，條件滿足，狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，這一點(diǎn)與分支結(jié)構(gòu)相類似。態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，這一點(diǎn)與分支結(jié)構(gòu)相類似。 56備有記憶文件的狀態(tài)圖備有記憶文件的狀態(tài)圖MDS 57MDS圖的表達(dá)符號圖的表達(dá)符號 n用寫有標(biāo)識符的圓圈來表示系統(tǒng)的狀態(tài)，并以用寫有標(biāo)識符的圓圈來表示系統(tǒng)的狀態(tài)，并以標(biāo)識符表示該狀態(tài)標(biāo)識符表示該狀態(tài)n狀態(tài)之間的箭頭連接表示狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。狀