67 lines
2.2 KiB
Markdown
67 lines
2.2 KiB
Markdown
## 📘 **Zusammenfassung: V3a Von Schaltnetzen zu Endlichen Automaten**
|
||
|
||
### 🔌 Schaltnetze (Combinatorial Logic)
|
||
|
||
- **Merkmale:**
|
||
- Keine Schleifen
|
||
- Keine Rückkopplung
|
||
- Keine Zustände (stateless)
|
||
- Gleiche Eingabe → gleiche Ausgabe
|
||
- Benötigt Zeit zur Ausgabeerzeugung (aber keinen Takt)
|
||
- **Praxisbezug:** Einfache Logik wie Addierer, Multiplexer, Decoder sind Schaltnetze.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 🔁 Endliche Automaten (Finite State Machines, FSM)
|
||
|
||
- **Merkmale:**
|
||
- Schleifen und Rückkopplungen möglich
|
||
- Zustände vorhanden (stateful)
|
||
- Gleiche Eingabe kann unterschiedliche Ausgaben erzeugen – abhängig vom aktuellen Zustand
|
||
- Braucht Zeit zur Ausgabeerzeugung
|
||
- **Meist getaktet**, um Design und Analyse zu vereinfachen
|
||
- **Praxisbezug:** Steuerwerke in Prozessoren sind typischerweise FSMs.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 🕒 Vom Schaltnetz zum Endlichen Automaten
|
||
|
||
- Erweiterung von Schaltnetzen durch:
|
||
1. **Flip-Flops** → Speichern von Zuständen
|
||
2. **Getaktete Flip-Flops** → Synchronisation der Zustandsänderung
|
||
3. **Flankengesteuerte Flip-Flops** → Reagieren nur auf steigende oder fallende Taktflanken
|
||
- Ergebnis: **Deterministischer Endlicher Automat (DEA)** mit Taktsteuerung.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 🔄 Struktur eines DEAs
|
||
|
||
- **Bestandteile:**
|
||
- Zustandspeicher (z. B. Flip-Flops)
|
||
- Kombinatorische Logik
|
||
- Takt
|
||
- **Ablauf:**
|
||
- Kombinatorische Logik berechnet den nächsten Zustand aus aktuellem Zustand + Eingabe
|
||
- Zustandspeicher aktualisiert sich bei Taktflanke
|
||
- Ausgabe wird aus Zustand/Eingabe erzeugt
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### ⏱️ Zeitliche Aspekte
|
||
|
||
- Jeder Schritt im Automaten braucht Zeit für:
|
||
- Propagation durch die Logik
|
||
- Synchronisation mit dem Takt
|
||
- **Ohne Takt:** Asynchrone Schaltungen
|
||
- **Mit Takt:** Syntaktische FSM → bevorzugt in modernen Prozessoren
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 📝 Für die Klausur merken
|
||
|
||
✅ Unterschied Schaltnetz ↔ Endlicher Automat
|
||
✅ Rolle von Flip-Flops beim Speichern von Zuständen
|
||
✅ DEA Aufbau: Zustandspeicher + Kombinatorische Logik + Takt
|
||
✅ Flankengesteuerte Flip-Flops: warum wichtig?
|
||
✅ Warum getaktete Automaten Analyse und Design erleichtern
|