Máquinas de Estados Assíncronas

Tipos de Máquinas de Estados

• Existem vários tipos, mas focamos em Máquinas de Estados Finitas (MEF)
  • Síncronas
  • Assíncronas

Características das MEF

• Calculam algo com memória finita
• Quantidade de memória é pré-determinada pelo projeto
• Duas categorias tratadas na disciplina
  • Síncrona: computação mediante um evento de sincronia (clock)
  • Assíncrona: computação continua, sem esperar por eventos discretos de sincronia

Funcionamento das Máquinas Síncronas

• Transição de estados baseada no evento de sincronia
• Memória altera com base no clock
• Exemplos usando diagramas de estado
  • Estado atual + entradas → próximo estado

Condições e Transições

• Observa o estado atual e entrada
• Calcula o próximo estado com base nessas observações
• Exemplo: se estado é A e entrada é 1, próximo estado também é A

Funcionamento das Máquinas Assíncronas

• Sem eventos de sincronia
• Responde continuamente às entradas
• Desafios e complexidades na mudança contínua de estado

Implementação de Memória

• Baseada na ideia de realimentação (feedback)
• Circuitos podem ser estáveis ou instáveis
  • Instáveis: geram oscilações contínuas
  • Estáveis: mantêm estados consistentes
• Uso de portas lógicas (inversores condicionais)
  • Implementação de 'latch' e flip-flops

Operação de Flip-Flop Tipo D

• Sensível à borda de subida do clock
• Computação de próximo estado quando entrada muda
• Criação de estados e transições em tabelas

Tabela de Transição de Estados

• Listar todas as combinações de entrada
• Preencher estados com base na lógica especificada
• Tratamento de estados estáveis e condições arbitrárias

Otimização e Diagrama de Estados

• Redução de estados redundantes
• Garantir transições seguras e codificação adequada

Codificação de Estados

• Evitar riscos dinâmicos (glitches)
• Garantir que mudanças entre estados mudem apenas um bit de cada vez

Equações de Próximo Estado e Saída

• Derivar usando mapas de Karnaugh
  • Para estados e transições definidos
• Implementação do circuito baseado nas equações derivadas

Considerações Finais

• Princípio fundamental de memória através de realimentação
• Importância de seguir uma metodologia estruturada
• Exemplos adicionais para prática:
  • Flip-flop D sensível à borda de descida
  • Flip-flop D sensível a ambas as bordas de subida e descida