同步时序逻辑电路：最大相容类与状态转换

第五章同步时序逻辑电路深入探讨了时序逻辑电路在数字逻辑设计中的重要性，它与组合逻辑电路的主要区别在于是否包含存储部件（触发器）。时序逻辑电路主要分为两类：同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路，区别在于触发器是否受到统一时钟的控制。本章具体关注的是同步时序逻辑电路。 同步时序逻辑电路的特点包括：所有触发器由一个共同的时钟控制，只有在时钟信号到来时电路状态才会发生变化；时钟信号被视为一种隐含的时间基准，其宽度和频率需确保触发器稳定翻转。描述同步时序电路的常用方法有： 1. **函数表达式**：包括输出函数表达式（描述输出与输入的关系）、激励函数（控制函数）表达式（涉及存储电路输入与电路状态的关系）以及次态函数表达式（描述次态与激励函数和现态的关联）。 2. **状态表**：是同步时序电路的核心工具，通过列出输入、当前状态和下一状态之间的映射关系，既适用于Mealy型电路（输出仅依赖于当前输入和状态），也适用于Moore型电路（输出取决于当前状态和可能的所有输入）。 3. **状态图**：是一种图形化表示，通过有向边连接状态节点，清晰地展示了状态转移规则以及输入和输出之间的关系。 4. **时间图**：通过波形图形式展示输入和输出随时间的变化情况。 章节中还提到了组合电路与存储电路的区别，前者没有记忆功能，后者则具有存储状态的能力，体现在Mealy型和Moore型两种电路结构模型中。Mealy型电路的输出仅基于当前输入和状态，而Moore型电路的输出则同时依赖于当前状态和所有可能的输入。 在本章的学习中，学生将学会如何分析、设计同步时序逻辑电路，并掌握这些描述方法，这对于理解和应用数字逻辑设计至关重要。理解最大相容类和非最大相容类的概念也是同步时序电路设计中的一个重要概念，它们在构建最小覆盖和最简状态表时起到关键作用。例如，最小覆盖可以由最大相容类{A,B,C}和非最大相容类{D,E}组成，通过分析它们的状态转换关系来构造有效的电路实现。