Zustandsautomaten - Lehrstuhl Technische Informatik, Universität ...

Der wesentliche Unterschied zum vorher vorgestellten Moore-Schaltwerk besteht darin, daß
hier die Ausgabe nicht nur vom augenblicklichen Zustand abhängig ist, sondern auch von der
Eingabe (s. gestrichelter Pfeil in Abb. 4). Das bedeutet, daß es zum Ändern der Ausgabe zwei
Möglichkeiten gibt: entweder muß sich die Eingabe ändern oder der innere Zustand.
2.2.4 Zusammenfassung Moore und Mealy
Tatsächlich sind das Moore- und Mealy-Schaltwerk äquivalent: Sie lassen sich ohne Einbußen
an Funktionalität ineinander überführen. Das einzige, was sich unter Umständen ändern kann,
ist das Zeitverhalten. Oft ist das entsprechende funktionsgleiche Mealy-Schaltwerk tatsächlich
einfacher (besitzt weniger Zustände) als das Moore-Schaltwerk. Im Kapitel 3, das eine
Anwendungmöglichkeit eines Zustandsautomaten vorstellt (nämlich Impulsfolgeerkennung),
wird darauf noch einmal eingegangen. Kurz läßt sich allgemein feststellen, daß das
äquivalente Moore-Schaltwerk soviele Zustände besitzt, wie das entsprechende Mealy-
Schaltwerk verschiedene Paare aus Folgezuständen und Ausgaben.
2.3 Huffman-Normalform
e
z
Abb. 5 : Huffman-Normalform
clock reset
In den beiden vorigen Unterkapiteln erfolgte die Darstellung der beiden vorgestellten
Schaltwerkstypen in drei Blöcken, mit jeweils einem Block für das Übergangsschaltnetz,
einem für das Ausgangsschaltnetz und einem für den Speicher. Diese Blöcke können in der
Hardware-Beschreibungssprache VHDL in sogenannten Prozessen dargestellt werden (vgl.
Kap. 4). Dabei entspricht je einem Block ein entsprechender Prozess in VHDL. Dies wird
auch als die Drei-Prozess-Form bezeichnet.
Eine andere Möglichkeit ist die Zusammenfassung des Übergangs- und des
Ausgangsschaltnetzes zu einem einzigen Prozess, so daß die Darstellung in der Zwei-Prozess-
Form erfolgen kann. Diese in der Abbildung 5 vorgestellte Form wird auch als Huffman-
Normalform bezeichnet. Dabei existiert nur beim Mealy-Schaltwerk die Kopplung, die durch
den gestrichelten Pfeil aufgezeigt ist, beim Moore-Schaltwerk entfällt sie.
2.4 Komposition und Dekomposition von FSMs
Das letzte Unterkapitel zur Theorie der Zustandsautomaten greift ein Thema auf, dem sogar
ein neuer Forschungszweig gewidmet wurde: Es geht um die Komposition und
Dekomposition von endlichen Zustandsautomaten. Dahinter steckt die Idee, daß man einen
ω
δ
Speicher
a
z+
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