ПЦУСБ/Лабораторная работа 3 — различия между версиями

Версия 22:51, 5 ноября 2013

Задание

Название работы: Описание и моделирование конечных автоматов

1. По заданному табличному описанию автомата:
   • Построить граф переходов (для этого удобно использовать Graphviz и on-line сервис)
   • Определить бинарные значения (коды) для входных состояний, внутренних состояний и выходных состояний. Использовать для этого тип кода, заданный в задании.
   • Описать два варианта VHDL-модели автомата:
     • реализовать внутренние состояния через пользовательский перечислимый тип
     • реализовать внутренние состояния через выбранный бинарный код

   при этом использовать для описания таблицы переходов в модели разные операторы (if, case, when..else).

2. Реализовать тесбенч, проверяющий эквивалентность работы двух моделей. При этом тестбенч должен проверять все возможные состояния и переходы автомата. Проконтролировать это позволяют средства ModelSim.
3. Подготовить отчет, включающий:
   1. Титульный лист
   2. Задание
   3. Графическую форму задания автомата (в виде графа)
   4. Таблицы с выбранными кодами для входных состояний, внутренних состояний и выходных состояний
   5. Исходные тексты двух VHDL моделей и тестбенча
   6. Отчет о покрытии кода и автомата
   7. Временные диаграммы, включающие входные воздействия, внутренние состояния обоих автоматов, выходы двух автоматов и сигнал Ok (результат сравнения выходов двух моделей).

Варианты заданий

Вариант 1

Конечный автомат Мили.

Алфавит внутренних состояний A = {a₁, a₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата a₁. Входной алфавит Z = {z₁, z₂, z₃}. Выходной алфавит W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄, w₅}.

Вариант 2

Конечный автомат Мура.

Алфавит состояний A = {a₁₁, a₂, a₃}. Начальное состояние автомата a₁. Входной алфавит Z = {z₁, z₂₂, z₃}. Выходной алфавит W = {w₁₁, w₂₂ ,w₃₃}.

Вариант 3

Конечный автомат Мили.

Алфавит внутренних состояний A = {a₁, a₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата a₁. Входной алфавит Z = {z₁, z₂, z₃}. Выходной алфавит W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄, w₅}.

Вариант 4

Конечный автомат Мура.

Алфавит состояний B = {b₁, b₂₂, b₃}. Начальное состояние автомата b₁. Входной алфавит Q = {q₁, q₂₂, q₃}. Выходной алфавит Y = {y₁, y₂ ,y₃}.

Вариант 5

Конечный автомат Мили.

Алфавит внутренних состояний A = {a₁, a₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата a₁. Входной алфавит Z = {z₁, z₂, z₃}. Выходной алфавит W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄, w₅}.

Вариант 6

Конечный автомат Мура.

Алфавит состояний C = {c₁, c₂, c₃₃}. Начальное состояние автомата c₁. Входной алфавит Q = {q₁, q₂, q₃}. Выходной алфавит Y = {y₁₁, y₂ ,y₃}.

Вариант 7

Конечный автомат Мили.

Алфавит внутренних состояний A = {a₁₁, a₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата a₁. Входной алфавит Z = {z₁, z₂, z₃}. Выходной алфавит W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄₄, w₅}.

Вариант 8

Конечный автомат Мура.

Алфавит состояний R = {r₁, r₂, r₃}. Начальное состояние автомата r₁. Входной алфавит Q = {q₁, q₂, q₃}. Выходной алфавит W = {w₁, w₂ ,w₃}.

Вариант 9

Конечный автомат Мили.

Алфавит состояний A = {a₁, a₂₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата a₁. Входной алфавит Z = {z₁ , z₂ , z₃}. Выходной алфавит W = {w₁, w₂ ,w₃₃ ,w₄, w₅}.

Вариант 10

Конечный автомат Мура.

Алфавит состояний T = {t₁, t₂₂, t₃}. Начальное состояние автомата t₁. Входной алфавит Q = {q₁₁, q₂, q₃}. Выходной алфавит Y = {y₁, y₂ ,y₃}.

Вариант 11

Конечный автомат Мили.

Алфавит состояний A = {a₁, a₂₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата a₁. Входной алфавит Z = {z₁, z₂, z₃₃}. Выходной алфавит W = {w₁, w₂₂ ,w₃ ,w₄₅, w₅}.

Вариант 12

Конечный автомат Мура.

Алфавит состояний C = {c₁, c₂, c₃₃}. Начальное состояние автомата c₁. Входной алфавит Q = {q₁, q₂, q₃}. Выходной алфавит Y = {y₁₁, y₂ ,y₃}.

Вариант 13

Конечный автомат Мили.

Алфавит состояний A = {a₁₁, a₂, a₃, a₄₄}. Начальное состояние автомата a₁. Входной алфавит Z = {z₁, z₂, z₃}. Выходной алфавит W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄₄, w₅}.

Вариант 14

Конечный автомат Мура.

Алфавит состояний S = {s₁₁, s₂₂, s₃}. Начальное состояние автомата s₁. Входной алфавит Z = {q₁, q₂, q₃₃}. Выходной алфавит Y = {y₁, y₂ ,y₃}.

Вариант 15

Конечный автомат Мили.

Составить VHDL-описание конечного автомата Мили, заданного совмещенной таблицей переходов.

Алфавит состояний A = {a₁, a₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата - a₁. Входной алфавит Z образуют сигналы z₁, z₂, z_3, т.е. Z = {z₁ , z₂ , z₃}. Выходной алфавит W образуют сигналы w₁, ..., w₅, т.е. W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄,w₅}. На пересечении строки z_n и столбца a_q в таблице находится состояние a_s , в которое должен перейти автомат из состояния a_q под воздействием сигнала z_n. После косой черты в этой же графе таблицы указывается выходной сигнал, выдаваемый автоматом в состоянии a_q при поступлении на его вход сигнала z_n .

Вариант 16

Конечный автомат Мили.

Составить VHDL-описание конечного автомата Мили, заданного совмещенной таблицей переходов.

Алфавит состояний A = {a₁, a₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата - a₁. Входной алфавит Z образуют сигналы z₁, z₂, z_3, т.е. Z = {z₁ , z₂ , z₃}. Выходной алфавит W образуют сигналы w₁, ..., w₅, т.е. W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄,w₅}. На пересечении строки z_n и столбца a_q в таблице находится состояние a_s , в которое должен перейти автомат из состояния a_q под воздействием сигнала z_n. После косой черты в этой же графе таблицы указывается выходной сигнал, выдаваемый автоматом в состоянии a_q при поступлении на его вход сигнала z_n .

Вариант 17

Конечный автомат Мили.

Составить VHDL-описание конечного автомата Мили, заданного совмещенной таблицей переходов.

Алфавит состояний A = {a₁, a₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата - a₁. Входной алфавит Z образуют сигналы z₁, z₂, z_3, т.е. Z = {z₁ , z₂ , z₃}. Выходной алфавит W образуют сигналы w₁, ..., w₅, т.е. W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄,w₅}. На пересечении строки z_n и столбца a_q в таблице находится состояние a_s , в которое должен перейти автомат из состояния a_q под воздействием сигнала z_n. После косой черты в этой же графе таблицы указывается выходной сигнал, выдаваемый автоматом в состоянии a_q при поступлении на его вход сигнала z_n .

Вариант 18

Конечный автомат Мили.

Составить VHDL-описание конечного автомата Мили, заданного совмещенной таблицей переходов.

Алфавит состояний A = {a₁, a₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата - a₁. Входной алфавит Z образуют сигналы z₁, z₂, z_3, т.е. Z = {z₁ , z₂ , z₃}. Выходной алфавит W образуют сигналы w₁, ..., w₅, т.е. W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄,w₅}. На пересечении строки z_n и столбца a_q в таблице находится состояние a_s , в которое должен перейти автомат из состояния a_q под воздействием сигнала z_n. После косой черты в этой же графе таблицы указывается выходной сигнал, выдаваемый автоматом в состоянии a_q при поступлении на его вход сигнала z_n .

Вариант 19

Составить VHDL-описание конечного автомата Мили, заданного совмещенной таблицей переходов.

Алфавит состояний A = {a₁₁, a₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата - a₁. Входной алфавит Z образуют сигналы z₁, z₂, z_3, т.е. Z = {z₁ , z₂ , z₃}. Выходной алфавит W образуют сигналы: W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄₄, w₅}. На пересечении строки z_n и столбца a_q в таблице находится состояние a_s , в которое должен перейти автомат из состояния a_q под воздействием сигнала z_n. После косой черты в этой же графе таблицы указывается выходной сигнал, выдаваемый автоматом в состоянии a_q при поступлении на его вход сигнала z_n .

Вариант 20

Составить VHDL-описание конечного автомата Мили, заданного совмещенной таблицей переходов.

Алфавит состояний A = {a₁, a₂₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата - a₁. Входной алфавит Z образуют сигналы z₁, z₂, z_3, т.е. Z = {z₁ , z₂ , z₃}. Выходной алфавит W образуют сигналы w₁, ..., w₅, т.е. W = {w₁, w₂ ,w₃₃ ,w₄,w₅}. На пересечении строки z_n и столбца a_q в таблице находится состояние a_s , в которое должен перейти автомат из состояния a_q под воздействием сигнала z_n. После косой черты в этой же графе таблицы указывается выходной сигнал, выдаваемый автоматом в состоянии a_q при поступлении на его вход сигнала z_n .

Вариант 21

Составить VHDL-описание конечного автомата Мили, заданного совмещенной таблицей переходов.

Алфавит состояний A = {a₁, a₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата - a₁. Входной алфавит Z образуют сигналы z₁, z₂, z_33, т.е. Z = {z₁ , z₂ , z₃₃}. Выходной алфавит W образуют сигналы w₁, ..., w₅, т.е. W = {w₁, w₂₂ ,w₃ ,w₄,w₅}. На пересечении строки z_n и столбца a_q в таблице находится состояние a_s , в которое должен перейти автомат из состояния a_q под воздействием сигнала z_n. После косой черты в этой же графе таблицы указывается выходной сигнал, выдаваемый автоматом в состоянии a_q при поступлении на его вход сигнала z_n .

Вариант 22

Составить VHDL-описание конечного автомата Мили, заданного совмещенной таблицей переходов.

Алфавит состояний A = {a₁, a₂, a₃, a₄₄}. Начальное состояние автомата - a₁. Входной алфавит Z образуют сигналы z₁, z₂, z_3, т.е. Z = {z₁ , z₂ , z₃}. Выходной алфавит W образуют сигналы w₁, ..., w₅, т.е. W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄,w₅}. На пересечении строки z_n и столбца a_q в таблице находится состояние a_s , в которое должен перейти автомат из состояния a_q под воздействием сигнала z_n. После косой черты в этой же графе таблицы указывается выходной сигнал, выдаваемый автоматом в состоянии a_q при поступлении на его вход сигнала z_n .

Вариант 23

Составить VHDL-описание конечного автомата Мили, заданного совмещенной таблицей переходов.

Алфавит состояний A = {a₁, a₂₂, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата - a₁. Входной алфавит Z образуют сигналы z₁, z₂₂, z_3, т.е. Z = {z₁ , z₂₂ , z₃}. Выходной алфавит W образуют сигналы w₁, ..., w₅, т.е. W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄,w₅}. На пересечении строки z_n и столбца a_q в таблице находится состояние a_s , в которое должен перейти автомат из состояния a_q под воздействием сигнала z_n. После косой черты в этой же графе таблицы указывается выходной сигнал, выдаваемый автоматом в состоянии a_q при поступлении на его вход сигнала z_n .

Вариант 24

Составить VHDL-описание конечного автомата Мили, заданного совмещенной таблицей переходов.

Алфавит состояний A = {a₁₁, a₂, a₃₃, a₄}. Начальное состояние автомата - a₁₁. Входной алфавит Z образуют сигналы z₁, z₂, z_3, т.е. Z = {z₁ , z₂ , z₃}. Выходной алфавит W образуют сигналы w₁, ..., w₅, т.е. W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄,w₅}. На пересечении строки z_n и столбца a_q в таблице находится состояние a_s , в которое должен перейти автомат из состояния a_q под воздействием сигнала z_n. После косой черты в этой же графе таблицы указывается выходной сигнал, выдаваемый автоматом в состоянии a_q при поступлении на его вход сигнала z_n .

Вариант 25

Составить VHDL-описание конечного автомата Мили, заданного совмещенной таблицей переходов.

Алфавит состояний A = {a₁₂, a₂₀, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата - a₁₂. Входной алфавит Z образуют сигналы z₁₁, z₂₂, z_33, т.е. Z = {z₁₁ , z₂₂ , z₃₃}. Выходной алфавит W образуют сигналы w₁, ..., w₅, т.е. W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄,w₅}. На пересечении строки z_n и столбца a_q в таблице находится состояние a_s , в которое должен перейти автомат из состояния a_q под воздействием сигнала z_n. После косой черты в этой же графе таблицы указывается выходной сигнал, выдаваемый автоматом в состоянии a_q при поступлении на его вход сигнала z_n .

Вариант 26

Составить VHDL-описание конечного автомата Мили, заданного совмещенной таблицей переходов.

Алфавит состояний A = {a₁₃, a₂₃, a₃, a₄}. Начальное состояние автомата - a₁₃. Входной алфавит Z образуют сигналы z₁, z₂, z_3, т.е. Z = {z₁ , z₂ , z₃}. Выходной алфавит W образуют сигналы w₁, ..., w₅, т.е. W = {w₁, w₂ ,w₃ ,w₄,w₅}. На пересечении строки z_n и столбца a_q в таблице находится состояние a_s , в которое должен перейти автомат из состояния a_q под воздействием сигнала z_n. После косой черты в этой же графе таблицы указывается выходной сигнал, выдаваемый автоматом в состоянии a_q при поступлении на его вход сигнала z_n .

Пример описания графа в Graphviz

• On-line сервис

digraph g {

 a1 -> a2 [label="X1"]
 a2 -> a3 [label="X2"]
 a3 -> a1 [label="X3"]

 a1 [label="a1",shape=box,fillcolor="palegreen",style="filled,rounded"];
}

Результат: