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Für die bisher behandelten Verknüpfungsnetze
(Schaltnetze bzw. kombinatorische Schaltungen) gilt, daß
zu ihrer vollständigen Charakterisierung nur die aktuellen
Werte der Eingangsparameter bekannt sein müssen. Allein mit
dieser Information können sämtliche Ausgangsparameter
bestimmt werden. Schaltungen dieser Art sind gekennzeichnet durch
das Fehlen interner Speicherelemente.
Für derartige Verknüpfungsnetze
gelten (implizit) die folgenden beiden Einschränkungen:
Diese Einschränkungen sollen
jetzt durch Einführung von Rückkopplungen aufgehoben
werden, es sollen also Netze der folgenden Art möglich werden:
Abb. 4.1: Rückgekoppeltes Verknüpfungsnetz.
Netzwerke dieser Art können
in der bekannten Form beschrieben werden, z.B. mit Hilfe von Wahrheitstafeln,
allerdings müssen die internen Zustände vi
und zi
Berücksichtigung finden. Da außerdem diese internen
Zustände die Ausgänge yi
beeinflussen, muß eine weitere Unterscheidung in stabile
und instabile Zustände vorgenommen werden:
gekoppelte | ||||||||
Sowohl Netzeingänge als auch
Netzausgänge bilden also jeweils zwei Klassen:
Die Besonderheit liegt offensichtlich
in den rückgekoppelten Signalen, die eine Wirkungsfolge (Sequenz)
im Netz auslösen, was zu folgendem Ablauf führt:
Im stabilen Zustand finde ein Eingangssignalwechsel statt. Ändert sich als Folge ein Rückkopplungsausgang vi, dann ändert sich auch der Netzeingang zi.
Für den weiteren Ablauf können
zwei Fälle unterschieden werden:
Es sollte an dieser Stelle beachtet werden, daß die Signaländerungen an den rückgekoppelten Eingängen zu Zeitpunkten erfolgen können, an denen noch nicht alle Signalwellen die Netzausgänge erreicht haben.
Damit ist auch die zweite oben definierte
Begrenzung aufgehoben worden. Es müssen also auch Signale
betrachtet werden, die an den Netzeingängen zu verschiedenen
Zeitpunkten ausgelöst werden. Damit treten in den Netzen
sehr komplizierte, von den Gatterlaufzeiten bestimmte Vorgänge
auf.
Diese hier dargestellten Verknüpfungsnetze mit Rückkopplungen werden als "Schaltwerke" bezeichnet (im Gegensatz zu den einfachen "Schaltnetzen").
Diese Schaltwerke können von Signalen mehrmals in einer Sequenz durchlaufen werden, bis schließlich ein stabiler Zustand erreicht wird.
Der Begriff "Zustand" spielt
hier eine zentrale Rolle. Er wird in seiner umgangssprachlichen
Bedeutung gebraucht und beschreibt den augenblicklichen Zustand
des Schaltwerkes. Er ist die logische Folge aus allen vorherigen
Zuständen und aus der augenblicklichen externen Eingabe in
das Schaltwerk. Damit repräsentiert er für den nachfolgenden
Zustand wiederum die gesamte Vorgeschichte des Schaltwerks.
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