JPH0736502A

JPH0736502A - ノイズ低減手段を備えた有限状態機械

Info

Publication number: JPH0736502A
Application number: JP6057235A
Authority: JP
Inventors: Aloysius P Thijssen; ペトルステイッセンアロイシウス; Franciscus G M Bouwman; ヘラルダスマリアバウマンフランシスクス; Hendrik A Vink; アドリアヌスフインクヘンドリク
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV; Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1995-02-07
Also published as: EP0618530A1; US5477168A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】余分な状態が、設計の複雑さを増すことな
く、自動的かつ急速に主たる正常な状態に復帰し、その
結果、偶然の出来事が生じた際に、最早、いくつかの余
分な状態に引込まれたままではおらず、あるいは、いく
つかの余分な状態の間を転々と移動したままではいない
ようにした有限状態機械を提供する。【構成】作動子信号の受信が可能で、その作動子信号
を印加する複数個の連続した論理要素を成分として有す
る記載の有限状態においては、それらの論理要素の異な
る相互接続により、印加した作動子信号と印加直前の状
態との組合わせに応じて発動する相互に連続した一組の
主たる論理状態が実現され、それらの異なる論理状態お
いて特定の出力信号が形成される。さらに、この有限状
態機械は、組合わさって特定の作動状態と張り合うに適
切な相互接続によりその特定の作動状態と協動する余分
の一組の論理状態を付随して有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作動子信号入力手段
と、その作動子信号入力手段によってそれぞれ信号を印
加するとともに、それぞれ異なる相互接続により、印加
した作動子信号とそれぞれの印加直前の論理状態との組
合わせに応じてそれぞれ選択的に発動する1 組の相互に
連続した主たる論理状態を実現する複数個の連続した論
理要素と、少なくとも前記一組の主たる論理状態により
付勢されてそのそれぞれの制御のもとにそれぞれの論理
状態に固有の出力信号を形成する出力信号手段とを備
え、少なくとも一組の余分の論理状態を付随して有する
有限状態機械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原則として、連続した論理の如何なる部
分も有限状態機械と考えることができ、したがって、そ
の応用は、データ処理機能とともに制御機能を実現する
ことに存する。

【０００３】かかる有限状態機械が種々異なる技術レベ
ルで実現され、種々異なる応用面に使用されて来てい
る。「有限」なる語は、状態の数が有限であることを表
わしている。特殊な用途は、印刷回路板など、集積回路
チップ、あるいは、さらに高レベルの試験の制御を目的
としたものである。作動子信号は、屡々、それぞれ異な
る位相をもって繰返される信号であり、随所から受信し
得るそれぞれ異なる制御信号を表現することもできる。
また，クロック信号であれば、いくつかの条件信号と組
合わせることができる。出力は、単一の制御信号および
データ信号の少なくとも一方、もしくは、かかる信号全
体である。論理要素は、通例、二極であるが、これに限
定されるものではなく、三極、四極あるいはそれ以上と
することもできる。二極要素の場合には、状態の総数は
２の羃数となる。しかしながら、有限状態機械の機能を
特定するのに必要な状態、すなわち、一組の第１の主た
る状態の総数は、通例、２の羃数ではなく、すなわち、
本来目論んだ機能に対しては余分な付随の一組の状態が
存在することを意味するものではない。したがって、か
かる他の状態は冗長なものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
余分の状態は、電源投入などの偶然の出来事や、手順の
誤りなどの外部からの干渉やその他の原因で受入れられ
る場合があり、正常動作への復帰が自動的に確保されな
いのが解決を要する問題であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明の目
的は、就中、余分な状態が、設計の複雑さを増すことな
く、自動的かつ急速に主たる正常な状態に復帰し、その
結果、偶然の出来事が生じた際に、最早、いくつかの余
分な状態に引込まれたままではおらず、あるいは、いく
つかの余分な状態の間を転々と移動したままではいない
ようにした冒頭に述べた種類の有限状態機械を提供する
ことにある。

【０００６】すなわち、その一面にれば、本発明は、少
なくとも一組のそれぞれ異なる前記余分の論理状態が、
当該少なくとも一組の余分の論理状態にそれぞれ固有の
特定の論理状態と、前記余分の組のあらゆる論理状態と
前記特定の論理状態との相互接続により前記主たる組の
中の前記特定の論理状態を組合わさって張り合うための
互いに等価の論理状態として組合わさって協動するよう
したノイズ効果低減手段を有することを特徴とするもの
である。かかる特徴により、広い応用分野において回路
の相互接続および回路要素の個数を最小限になし得るこ
とが判っている。本願人が本願と同じ譲受人に譲渡した
米国特許第４４５５６５２号の技術面においては種々の
状態をそれぞれに組合わせたメモリ・アドレスで表わし
てあり、余分の状態に対応したメモリアドレスに到達す
ると、有限状態機械は、適切な抑制手段を経て、単一の
初期状態に復帰する。本願人は、かかる過程が、本質的
に正しくはあるが、多数のハードウエアを必要とするこ
とを見出した。特に、比較的高級なシステムに屡々現わ
れる小型の有限状態機械に対しては、これが不所望の過
負荷となり、連続した論理要素を次の状態に移すための
次期状態式に積の論理項を追加する必要が生じ、そのう
えに、正常な状態への復帰は、一層時間がかかるリセッ
ト状態を経由することになる。したがって、本発明によ
る組合わさった競合は経費的に極めて有効であり、付随
の組の状態数を１に等しくすることもできる。しかしな
がら、他の解決は、それぞれが主たる組の論理状態と等
価の付随の組の論理状態が複数存在することである。相
互間を識別するための入出力論理実験が存在しない二つ
の論理状態は等価である。ある状況では、付随の組の複
数の論理状態を用いることは、論理積項の形態が簡単に
なるとともに個数が少なくなって回路に対する要求が少
なくな点で優れている。なお、組織上の理由で主たる組
のそれぞれ異なる論理状態は、同様に互いに等価とする
ことができる。

【０００７】

【作用】好都合なことに、少なくとも１組の付随の組に
ついて、それぞれ異なる論理状態は、リセット状態と等
価であり、このことは、それだけでは正当化されない状
態を作り出すことのない極めて有用な解決であり、それ
だけではリセット状態の記号は慣用のものに過ぎない。

【０００８】好都合なことに、少なくとも１組の付随の
組について、それぞれ異なる論理状態は、主たる組のい
くつかの論理状態に対する隣接状態の割当てによって符
号化されており、このことは、ハードウエア・レベルで
の解決を単純かつ率直なものにする。

【０００９】好都合なことに、少なくとも１組の付随の
組について、それぞれ異なる論理状態およびそのうちの
特定の論理状態は、主たる組にそれぞれ固有のもであ
り、このことは、以下に詳述するように、連鎖機構を生
起させ、余分の論理状態の正しい機能を試験し得るよう
にもする。特定の論理状態が試験可能である限り、付随
の組の論理状態も試験可能となり、その結果、有限状態
機械全体が試験可能となる。以下に説明するように、有
利に実現し得るのは、主たる組の特定の論理状態がリセ
ット状態であり、余分の論理状態の連鎖が、リセット信
号もしくは他の作動信号あるいは他の入力信号の組合わ
せの繰返し作動によって分断されることであり、かかる
有利な実現は、それぞれの余分な論理状態を連結して単
一組の論理状態とすることにより達成される。

【００１０】好都合なことに、主たる組の論理状態は、
誤り保護付き符号によって符号化され、少なくとも１組
の余分の組については、余分の組のそれぞれ異なる論理
状態のいずれかの発生を検出するための検出手段を備え
ている。原則として、ノイズが任意の状態遷移を作り出
すことがある。主たる組の論理状態間のハミング距離が
１に等しければ、主たる組の中での偽りの遷移は、必ず
しもつねに誤りとしては検出されず、本来の状態と所望
の状態との組合わせが問題の作動子信号に対応しないと
きにのみ検出される。ノイズが符号の要求を満たさない
遷移を起こす場合には、付随の組の論理状態の受入れ
は、つねに信号化される。誤りの保護は、必要に応じて
検出もしくは訂正とすることがある。

【００１１】好都合なことに、有限状態機械は、制御信
号として出力信号を実現するデイジタル集積回路の制御
器部分として実施される。特に、電子的集積回路におけ
る応用に対しては、本発明が与える小型化および単純性
が大きい利点となる。屡々、単一の集積回路に、データ
処理および制御機能の少なくとも一方を実施するための
かなりの個数の有限状態機械を収容することができる。

【００１２】

【実施例】以下に図面を参照して実施例につき本発明を
詳細に説明する。図１には、特定回路の構成例として、
特に、シフトレジスタ２２に基づいた制御器として構成
し、順次に到来する入力パターン００１１に対する検出
器として作用する有限状態機械を示す。作動子信号は、
ビット列源装置２０から発生したビット列と組合わせて
クロック装置２８により形成する。ブロック２４は、丸
印で示す２個の反転入力端子を備えたアンドゲートとし
て構成した検出器であり、ブロック２６は、シフトレジ
スタ２４の復号出力をアンドゲート２４を介して供給す
る使用者装置である。入力ビット列中の各ビットが、４
クロック周期に亘る初期状態に影響を及ぼし、それ以前
のビット群は最早使用されない。図示の回路は、１６種
の内部状態を有するが、そのうちの１種の内部状態のみ
が、出力信号Ｚⁿ＝１を形成し、その他の内部状態はす
べてＺⁿ＝０となる。かかる有限状態機械には、他の種
々異なる構成が存在し、２個の連続したレジスタ段の間
などにさらに多くの作動子入力端子を備えて、先行段の
出力を、それらの負荷した作動子入力端子にアンドゲー
トもしくは排他オアゲートを介して接続する。その他、
幾多の構成も実施可能である。

【００１３】図２には、図１に示したのと同じ制御器
を、有限状態機械の形に書き変えるとともに、５種類の
内部状態のみを有するようにして示す。ここでは、図示
の回路は、Ｚⁿ＝１に到る入力信号の特定の組合わせが
形成されるか否かを検出する。４段の状態ｑ１〜ｑ４
（３２，３４，３６，３８）は、受信した入力信号の組
合わせが１，２，３および４ビットの順次の入力ビット
群に対してそれぞれ適正であることを示すものである。
状態ｑ０（３０）は、順次のビット列中の第１ビットの
検出を回路が待機する待機状態である。この待機状態
は、リセット状態として用いることもでき、この特殊な
場合には、リセット作動子信号もしくは命令は「主力」
命令となる。リセット状態の別の設定は、入力信号の特
定の組合わせ、もしくは、入力信号の組合わせの特定の
列によって達成される。さて、図示の各状態間の矢印
は、それぞれの矢印に示した値を受信した新たなビット
が有している、という条件のもとで生ずる遷移を示して
おり、例えば、連続した２ビットの「０」を受信した後
に、図示のシステムは状態ｑ２（３４）になり、次のビ
ットが「１」であれば、Ｚⁿ＝１に到るパターンの最初
の３ビットが受信されたことになり、システムは状態ｑ
３（３６）に進む。しかしながら、次のビットが「０」
であったとすると、最初に受信したビットは最早Ｚⁿ＝
１に到るパターンには寄与し得ないので、システムは状
態ｑ２（３４）のままである。他の矢印も同様に描かれ
ている。この図２に示した状態図は、そのまま、シリコ
ン構成に変換することができるが、特に、各状態３４〜
３８は、受信したビット群の種々異なる組合わせを実際
に表わすことができ、したがって、それぞれ対応する等
価物に関連している。

【００１４】図３には、図１および図２と同じ機能を実
現する本発明による制御器を示す。図２に示した５種類
の状態については、ハードウエアの構成に少なくとも３
個のフリップフロップすなわち二安定回路を、３種類の
余分の状態を残して必要とする。三安定回路による構成
には、少なくとも２個の構成要素を、４種類の余分の状
態を残して必要とする。ハードウエアの状態は図３に示
したとおりである。そこで、まず「正常」状態について
再検討する。状態４０は、図２における状態３０に相当
し、リセット状態であり、状態４２，４８は、それぞれ
状態３２，３８に相当する。状態５０，５２，５４は状
態４０と合同し、組合わさってリセット状態と張り合っ
ている。このことは、作動子信号−０−が状態４２への
状態遷移を与えることを意味する−１−ビットとクロッ
クパルスとの組合わせに対する短絡記号たる作動子信号
−１−は状態４０への状態遷移を与えるが、各種の等価
な状態相互間における他の遷移はいずれも、作動子信号
−１−の制御のもとに、同様に適合しているのであるか
ら、幾多の解決のうちの一つに過ぎない。例えば、状態
４０は状態５０に遷移することができ、状態５０は状態
５２に、状態５２は状態５４に、さらに、状態５４は再
び状態４０に順次に遷移することができる。その他にも
幾多の解決が可能である。回路レベルの構成は標準の論
理ゲートおよびフリップフロップによって達成されてい
るが、プログラムした、もしくは、プログラム可能の論
理素子列により、ともに集積可能の、あるいは、外部回
路と集積可能の緩衝素子と組合わせて構成することもで
きる。さて、図示したところによれば、状態４０，５
０，５２，５４は全く等価であるが、その他の解決とし
ては、状態５４を状態４６と等価にする。すなわち、作
動子信号１が状態５４を状態４８に遷移せるとともに、
作動信号−０−がなお状態４２に遷移させる。その利点
は、ハードウエアをより少ない経費で構成し得ることで
あり、また、その不利な点は、状態４８は「最終」の状
態であるから、図１に示した出力信号Ｚⁿの偽りの実現
である。有限状態機械の他の形態においては、かかる電
極の状態があまり突出しなくなり、より大きい自由度が
与えられる。勿論、図３においては、余分の状態５０--
--５４のいずれもが、正常に機能する状態４０----４８
のいずれに対しても等価になる。以前に述べたように、
状態４０----４８の中に、他の目的のための構成と相互
に等価になるものがあり得る。

【００１５】さて、図３に示した解決は、余分な状態を
常時受入れる場合よりも急速であり、まず、別個のリセ
ット状態に復帰することになり、その別個のリセット状
態は、図３におけるのと同等の付加的なクロックパルス
周期を必要とし、状態４０，５０，５２，５４のいずれ
に入来した後の主たる作動子信号が今度は直接に、認識
すべきパターンの第１ビットを表わすことになる。

【００１６】図４には、種々の作動子信号を省略して図
３を再構成したものを示し、「リセット」作動子信号の
みは残してあり、状態６０----６８は、それぞれ、状態
４０----４８に対応し、状態７０----７４は、それぞ
れ、余分の状態５０----５４に対応している。「リセッ
ト」作動子信号は状態６２，６４，６６，６８を状態６
０に復帰させるが、リセット信号のその他の適用によ
り、この有限状態機械を、直列に連鎖した状態７０，７
２，７４を順次に介して状態６８まで駆動する。かかる
構成配置は、つぎに述べるように、余分の各状態を試験
可能にする。すなわち、まず、図１を参照すれば出力信
号Ｚⁿ＝１の発生に到達する所定のビットパターン００
１１を印加し、ついで、再び出力信号Ｚⁿ＝１の発生に
到達する作動子パターン「ＲＲＲＲ」を印加すると、リ
セットにより発生したＺⁿ＝１の出力信号がその先行ビ
ントより正確に５クロックパルス周期だけ離れておれ
ば、余分の状態の連鎖は正しい。それだけで全く特殊な
目的を有するリセット信号の替わりに、余分の状態の連
鎖を介してこの有限状態機械を駆動するためには、任意
の他の特定の作動子信号もしくはかかる信号の組合わせ
もしくはかかる組合わせの連続を用いることができる。
複数組のかかる余分の状態がある場合には、それらの余
分の状態を接続して試験のための単一の連鎖にすること
もできる。あるいは、別個に試験可能にしておくことも
できる。図４に示した配列におけるＺⁿ＝１のような試
験信号自体も、任意の他の適切な検出手段によって実現
することができる。

【００１７】ノイズに対する付加的な対抗手段が必要な
場合が屡々ある。事実、図２に示した構成を３個のフリ
ップフロップにより実現る場合には、状態３２から状態
３４への干渉による遷移は、上述のようには検出されな
い。その対抗手段は、パリテイ・フリップフロップもし
くはビットを含めることによるような１ビット誤り検出
符号の使用であり、かかる対抗手段により状態の個数は
８から１６に増大し、余分の状態の個数は３から１１に
増大する。かかる場合には、本発明の目的および手段
は、すべて、それだけ効果を増すことになる。勿論、符
号理論によれば、より高度の誤り保護のためのさらに手
の込んだ符号化も可能であるが、それだけ長たらしくも
なる。

【００１８】図５は、隣接状態としての余分の組の種々
異なる論理状態の符号化を説明するためのものである。
付随の組９０の状態８０----８６はすべて等価であり、
一連の２値符号により表わしたこれらの状態は、それぞ
れ、００--- ，０１--- ，１０--- ，１１--- と符号化
してあり、数字で示した符号ビットの順位は無関係であ
り、その他の不特定のビットを共通に有している。さ
て、状態８０----８６がすべて等価であるが故に、これ
ら４種類の状態を、すべて、作動子信号ａもしくはその
組合わせにより状態８８に変換するものとすると、状態
８８に対する次期状態の式はつぎのようになる。

【００１９】

【数１】

【００２０】ここに、＋は論理ＯＲであり、ｙｙは状態
８０--- ８６に共通のその他の状態限定ビットであり、
最終項信号

【００２１】

【数２】

【００２２】は、状態８８は、原理的には、図５に示し
てない他の状態からも到達し得ることを意味している。
いま、状態８６が余分な状態ではないとすると、次期状
態の式はつぎの（２）式となる。

【００２３】

【数３】

【００２４】（２）式に比べて、（１）式はその構成が
簡単であるから、一般に、（１）式の構成要素がより簡
単であり、したがって、より安価である。また、符号化
の近似は、等価な状態間のビット配列の区別を構わずに
減少させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シフトレジスタに基づく制御器を示すブロック
線図である。

【図２】有限状態機械用に再構成した前記制御器を示す
ブロック線図である。

【図３】本発明による再構成制御器を示すブロック線図
である。

【図４】本発明の再構成制御器の他の例を示すブロック
線図である。

【図５】付随の１組のそれぞれ異なる状態の隣接状態と
しての符号化を説明する線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フランシスクスヘラルダスマリアバウマンオランダ国 5621 ベーアーアインドーフェンフルーネヴァウツウェッハ１ (72)発明者ヘンドリクアドリアヌスフインクオランダ国 5621 ベーアーアインドーフェンフルーネヴァウツウェッハ１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作動子信号入力手段と、その作動子信号
入力手段によってそれぞれ信号を印加するとともに、そ
れぞれ異なる相互接続により、印加した作動子信号とそ
れぞれの印加直前の論理状態との組合わせに応じてそれ
ぞれ選択的に発動する1 組の相互に連続した主たる論理
状態を実現する複数個の連続した論理要素と、少なくと
も前記一組の主たる論理状態により付勢されてそのそれ
ぞれの制御のもとにそれぞれの論理状態に固有の出力信
号を形成する出力信号手段とを備え、少なくとも一組の
余分の論理状態を付随して有する有限状態機械におい
て、少なくとも一組のそれぞれ異なる前記余分の論理状
態が、当該少なくとも一組の余分の論理状態にそれぞれ
固有の特定の論理状態と、前記余分の組のあらゆる論理
状態と前記特定の論理状態との相互接続により前記主た
る組の中の前記特定の論理状態を組合わさって張り合う
ための互いに等価の論理状態として組合わさって協動す
るようしたノイズ効果低減手段を有することを特徴とす
る有限状態機能。
【請求項２】少なくとも一組の前記付随の組につい
て、それぞれ異なる論理状態がリセット状態と等価であ
ることを特徴とする請求項１記載の有限状態機械。
【請求項３】少なくとも１組の前記付随の組につい
て、それぞれ異なる論理状態が、前記主たる少なくとも
一つの論理状態に隣接した状態を割当てて符号化されて
いることを特徴とする請求項１または２記載の有限状態
機械。
【請求項４】少なくとも１組の前記付随の組につい
て、それぞれ異なる論理状態および前記特定の論理状態
が前記主たる組に固有のものであることを特徴とする請
求項１，２または３記載の有限状態機械。
【請求項５】前記主たる組の論理状態を誤り保護付き
符号により符号化するとともに、少なくとも１組の前記
付随の組について、当該組のそれぞれ異なる論理状態の
いずれかの発生を検出するための検出手段を設けたこと
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有限状
態機械。
【請求項６】前記出力信号を制御信号として形成する
デイジタル集積回路の制御器部分をなす請求項１乃至５
のいずれかに記載の有限状態機械。