Technische Grundlagen der Informatik 8. Musterlösung â Automaten
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START<br />
z0<br />
z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 z10<br />
UP UP DOWN DOWN LEFT RIGHT LEFT RIGHT B A<br />
Sound<br />
b) Schade, Ihr NES funktioniert lei<strong>der</strong> nicht mehr. Dank eines großen glücklichen Zufall haben Sie Zugang zur alten<br />
verlassenen Spielhalle in Ihrer Stadt, in <strong>der</strong> auch ein Gradius-Spielautomat steht. Wie bei den TRON-<strong>Automaten</strong>,<br />
die nebendran stehen, verlangen Cheats noch das Dagegentreten gegen den <strong>Automaten</strong>, um zu funktionieren (o<strong>der</strong><br />
um in eine Cyberwelt eingezogen zu werden). Dabei kann <strong>der</strong> Tritt zu jedem Zeitpunkt <strong>der</strong> Code-Eingabe erfolgen.<br />
Zeichnen Sie den Moore-<strong>Automaten</strong>, <strong>der</strong> Ihnen die Power-Ups für Gradius in <strong>der</strong> verlassenen Spielhalle beschert.<br />
START<br />
z0<br />
UP<br />
UP DOWN DOWN LEFT RIGHT LEFT RIGHT B A<br />
z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 z10<br />
KICK KICK KICK KICK KICK KICK KICK KICK KICK KICK KICK<br />
z11 z12 z13 z14 z15 z16 z17 z18 z19 z20<br />
z21<br />
UP UP DOWN DOWN LEFT RIGHT LEFT RIGHT B A<br />
Sound<br />
c) Ihr sehr alter Bekannter Simon stellt ihnen eine Quest. Er behauptet, <strong>der</strong> Automat lässt sich mit erheblich weniger<br />
als 22 Zuständen realisieren, indem einfach nur ein neuer Zustand zu dem <strong>Automaten</strong> aus a) hinzugefügt wird,<br />
<strong>der</strong> den Tritt darstellt. Hat er Recht o<strong>der</strong> denken Sie eher, dass da ein Fluch aus ihm spricht? Begründen Sie ihre<br />
Antwort.<br />
Nein, es ist keine Minimierung möglich. Wollte Simon nur einen zusätzlichen Zustand einführen, um das Treten<br />
zu implementieren, müsste er die vorher zuletzt gedrückte Taste speichern. Ansonsten könnte man beispielsweise<br />
vom ersten UP direkt zu A springen und die Tasten dazwischen einfach auslassen.<br />
Aufgabe 3 Vergleichen von Moore- und Mealy-<strong>Automaten</strong><br />
Vergleichen Sie Moore- und Mealy-<strong>Automaten</strong> bzgl. <strong>der</strong> nachfolgenden Kriterien.<br />
a) Welche Unterschiede besitzen die Ausgaben vor Moore- und Mealy-<strong>Automaten</strong>?<br />
Der Moore-Automat hat ein synchrones Ausgabeverhalten. Die Ausgabe des nächsten Taktzyklus wird kombinatorisch<br />
in dem aktuellen Taktzyklus berechnet und synchron zum Takt in das Ausgaberegister übernommen.<br />
Än<strong>der</strong>ungen am Eingang eines Moore-<strong>Automaten</strong> wirken sich auf den Ausgang somit frühstens zum nächsten<br />
Taktzyklus aus.<br />
Ein Mealy-Automat hat ein asynchrones Ausgabeverhalten. Die Ausgabe ist kombinatorisch anhand <strong>der</strong> Eingänge<br />
und des Zustands festgelegt. Somit wirken sich Än<strong>der</strong>ungen am Eingang eines Mealy-<strong>Automaten</strong> direkt auf den<br />
Ausgang aus.<br />
b) Warum ist es problematisch, wenn einer o<strong>der</strong> mehrere Mealy-<strong>Automaten</strong> rückgekoppelt werden?<br />
Werden Mealy-<strong>Automaten</strong> zurückgekoppelt, d. h. <strong>der</strong> Ausgang wirkt direkt auf den Eingang des <strong>Automaten</strong>, so<br />
kann es passieren, dass <strong>der</strong> Ausgang des Mealy-<strong>Automaten</strong> ein Schwingverhalten aufweist: Die asynchonen Ausgaben<br />
nehmen Aufgrund <strong>der</strong> reinen kombinatorischen Verschaltung evtl. keine stabilen Ausgabewerte an.<br />
c) Warum besitzt ein Mealy-Automat gegenüber einem Moore-Automat normalerweise weniger Zustände bei gleicher<br />
Ausgabesequenz?<br />
Gleiche Ausgaben in unterschiedlichen Zuständen können in einem Mealy <strong>Automaten</strong> evtl. zu einem Zustand<br />
zusammengefasst werden.<br />
2 Alexan<strong>der</strong> Bie<strong>der</strong>mann bie<strong>der</strong>mann@iss.tu-darmstadt.de · Felix Deichmann deichmann@iss.tu-darmstadt.de · (0 61 51) 16-6710