Introducción de máquinas de estado algorítmicas (ASM)

Introducción :

• En los sistemas digitales, la información binaria se divide en datos e información de control.
• La información de datos es manipulada por varias operaciones como aritmética, desplazamiento, lógica, etc. Estas operaciones son implementadas por multiplexores, decodificadores, contadores, registros de desplazamiento, etc.
• La información de control da varias señales de comando que ayudan a realizar varias operaciones de datos.
• Por lo tanto, el diseño lógico de los sistemas digitales se puede dividir en dos partes en las que una parte es responsable del diseño del circuito que realiza las operaciones de procesamiento de datos y la otra parte es responsable del diseño del circuito de control que se encarga de todas las operaciones y su secuencia.

• La secuencia de control y el procesamiento de datos del sistema digital pueden determinarse mediante un algoritmo de hardware. Entonces, nuestro motivo es formular el algoritmo de hardware que ayude a lograr nuestro objetivo.
• Un diagrama de flujo es el método tradicional para determinar la secuencia de pasos de procedimiento y rutas de decisión para un algoritmo de hardware.
• Un tipo especial de diagrama de flujo que se desarrolla para especificar el diseño de un circuito digital se conoce como diagrama de máquina de estado algorítmico (ASM) .

Diagrama ASM:
Es un tipo especial de diagrama de flujo que se utiliza para describir las operaciones secuenciales de un circuito digital. El gráfico ASM determina la secuencia de eventos, la relación de tiempo entre los estados del controlador secuencial y los eventos que suceden al pasar de un estado a otro.

El gráfico ASM se compone de tres elementos básicos, que son

• cuadro de estado
• Cuadro de decisión
• caja condicional

Cuadro de estado:

• Un estado en la secuencia de control se describe mediante el cuadro Estado .
• La forma del cuadro de estado es rectangular en la que se pueden especificar operaciones de registro o nombres de señales de salida.
• El nombre del estado recibe un nombre simbólico que está escrito en la esquina superior izquierda del cuadro.
• Después de la asignación de estado, el código binario se coloca en la esquina superior derecha del cuadro.

Cuadro de decisión:

• Describe el efecto de la entrada en el subsistema de control.
• Es una caja en forma de diamante con dos o más caminos de salida. La condición de entrada que debe verificarse está escrita dentro del cuadro.
• Se toma una ruta de salida cuando la condición es verdadera, de lo contrario, se toma otra cuando la condición es falsa.
• Cuando la condición de entrada se asigna a un valor binario, las dos rutas se indican mediante 1 y 0 . 

Caja de condiciones:

• Tiene forma ovalada. La ruta de entrada del cuadro condicional debe provenir de la ruta de salida del cuadro de decisión.
• Las operaciones de registro y las listas de salida se escriben dentro del cuadro condicional que se genera en un estado particular, pero la condición de entrada debe ser verdadera.

Ejemplo 

• El control (es decir, la unidad de control) genera una señal de salida de inicio cuando surge el estado T1.
• En T1, el control verifica el estado de la entrada E.
• Si E = 1, entonces R se asigna a 0, de lo contrario, R permanece sin cambios. En cualquier valor de E el siguiente estado será T2.

Bloque ASM:

• Un bloque ASM contiene un cuadro de estado y todos los cuadros de decisión y condicionales conectados a su ruta de salida.
• Contiene un camino de entrada y uno o más caminos de salida.

Ejemplo

• El bloque (líneas discontinuas) está asociado con el estado T1 y tiene dos decisiones y un cuadro condicional. Cada bloque en el ASM determina el estado del sistema durante un pulso de reloj. Las operaciones dentro de los cuadros de estado y condicionales se ejecutan en el pulso de reloj común (es decir, en el estado T1). Este pulso de reloj también cambia el estado del sistema (es decir, el otro estado podría ser T2, T3 o T4), que se puede conocer por los valores binarios de las casillas de decisión E y F.
• En el estado T1, un valor de registro se incrementa en 1.
• Si E = 1, entonces el registro R se pone a cero.
• Aquí, cada cuadro de estado es equivalente al estado en un circuito secuencial.