Rechnerstrukturen WS 2004/2005 Übungsblatt Nr. 8 - Freie ...

Rechnerstrukturen
WS 2004/2005
Übungsblatt Nr. 8
Dr.-Ing. Hartmut Ritter, AG Technische Informatik
Freie Universität Berlin
1. Aufgabe: Schaltwerk
Gegeben sei folgende Schaltung.
1. Warum handelt es sich bei dieser Schaltung nicht um ein Schaltnetz?
2. Bestimmen Sie die Zustandsvariablen und geben Sie für die Ausgänge c und d die Ausgangsfunktionen
an.
3. Stellen Sie Zustandsübergangstabellen auf. Kennzeichen Sie eventuell vorhandene instabile Zustände
und geben Sie ggf. die dazugehörigen stabilen Folgezustände an.
4. Zeichnen Sie das Zustandsübergangsdiagramm (Automatengraph).
2. Aufgabe: Schaafe (Pflichtaufgabe bis Freitag, 14.1.2005, 12.00 Uhr)
Außerirdische Tierschützer haben in einer „Nacht-und-Nebelaktion“ die gesamte Schafspopulation der Erde
gerettet.
Die VMS (Vereinigung Mecklenburgischer Schafhirten) beschließt nun auf einer Sondersitzung den Vorfall zu
vertuschen und beauftragt sie mit der Erstellung einer rudimentären Schafs-KI, mit der eine Generation von
Schafsrobotern ausgerüstet werden soll.
Hier die Spezifikation der KI:
Schafe stehen die meiste Zeit in der Gegend rum und grasen an einem Fleck.
Wenn der Fleck an dem sie stehen leergefressen ist, dann laufen sie zum nächsten freien Fleck und grasen diesen
ab.
Nähert sich ihnen ein Wolf, dann fliehen sie immer. Sobald der Wolf nicht mehr hinter ihnen her ist begeben sie
sich auf die Suche nach einem freien Fleck zum Grasen.
Ihr Automat sollte für die Codierung der Zustände und Eingaben mit jeweils höchstens 2 Variablen auskommen.
1. Legen Sie eine sinnvolle Codierung ihrer Eingaben, Ausgaben und Zustände fest. Was wäre in diesem
Fall eine sinnvolle Ausgabe? Welchen Automatentyp wählen Sie?
2. Zeichnen Sie den Automaten und die Automatentabelle. Zeichnen Sie weiterhin ein Zeitdiagramm für
den beispielhaften Tagesablauf: Grasen, Suchen, Grasen, vor Wolf Fliehen, Suchen.
3. Entwerfen Sie den Automaten in Hardware (inclusive Zeichnung). Wählen Sie dafür geeignete Flip-
Flops.

3. Aufgabe: Flussmatrix
Gegeben seien die folgenden asynchronen Schaltwerke A und B:
a 1
≥1
a
≥1
b 2τ
≥1 2τ
A
B
7τ
q
1. Leiten Sie für beide Schaltwerke die zugehörige Flussmatrix her. Kennzeichnen Sie instabile Zustände und
geben Sie die dazugehörigen stabilen Folgezustände an.
2. Versuchen Sie aus den Flussmatrices zu entnehmen, welches Schaltwerk unter welchen Bedingungen
schwingt, d.h. wann bei bestimmten Eingabekombinationen kein stabiler Zustand erreicht wird.
3. Untersuchen Sie das Verhalten des Schaltwerks B, das sich bei folgender Eingabekombination einstellt: a
und b liegen längere Zeit auf dem Wert 1, dann wechseln sie gleichzeitig auf den Wert 0. Führen Sie geeignete
Zwischenvariablen ein und erstellen Sie ein Zeitdiagramm. Zu welchem Ergebnis kommen Sie?
4. Warum war das Verhalten gemäß Teilaufgabe 3 nicht schon in Teilaufgabe 2 ersichtlich?
5. Kann bei diesen Schaltwerken ein Wettlauf vorkommen? Warum? Geben Sie in eigenen Worten die Bedingung
für einen Wettlauf an.