Schaltwerke lassen sich beschreiben durch die Funktionstabellen für die Überführungsfunktion und die Ausgabefunktion sowie Angaben über die Zeitglieder. Im Falle von Schaltwerken sagen wir kürzer: Übergangstabelle und Ausgangstabelle.
Die Tabellen stellen jedoch nur eine Beschreibung der Schaltnetze dar. Der tatsächliche zeitliche Ablauf kann nur mit Mühe aus der Übergangstabelle nachvollzogen werden. Wesentlich übersichtlicher ist das sogenannte Zustandsdiagramm. Dies ist ein Graph, in dem jeder mögliche Zustand des Schaltwerks durch einen Knoten dargestellt wird und jeder mögliche Übergang zwischen den Zuständen durch eine entsprechende Kante. Die Knoten werden passend benannt, die Kanten werden markiert durch diejenigen Inputbitmuster, die zu dem Übergang führt.
Als einfaches Beispiel wählen wir einen 2-Bit-Binärzähler, der mit jedem Zeitschritt die repräsentierte ganze Zahl um eins erhöht modulo 4 . Die 4 Zustände nennen wir A, B, C und D. Da wir die Codierung des Zustandes kennen, könnten wir als Bezeichnung auch 00, 01, 10, 11 nehmen. Wir führen noch eine Inputvariable ein, mit der der Zähler angehalten werden kann: x = 0 bedeutet "Halt", x = 1 bedeutet "Zählen".
demofsm( [1:4 ; 1+mod(1:4,4)]' )
Mit Matlab kann man die Anzahl der Zustände geschickter eintragen:
n = 4; f = [1:n; 1+mod(1:n,n)]' demofsm(f)
Mit der Taste t (Takt) oder c (clock) kann das Schaltwerk getaktet werden. Der Input wird mit den Tasten 1, 2, ... gewählt. Hier bedeutet 1 : x = 0; 2 : x = 1 .
Die Übergangstabelle ist bei dieser Demo ebenfalls dargestellt und parallel interaktiv.
In der Übergangstabelle kann der Input in der Titelzeile angeklickt werden.
In der aktuellen Zusatndszeile kann einer der Folgezustäde angeklickt werden.
Bei Moore-Schaltwerken ist es üblich, die Ausgabe zusammen mit der Knotenbezeichnung in dem Knoten zu notieren. Bei Mealy-Schaltwerken hängt die Ausgabe vom Input ab. Deshalb wird dann die Ausgabe neben der Inputbezeichnung an den Kanten notiert. Wir lassen die Angabe der Ausgabe meistens weg, da die Arbeitsweise des Schaltwerks allein durch die Überführungsfunktion bestimmt wird.
Im folgenden Kapitel 10 werden die Flipflops als nichtgetaktete Schaltwerke behandelt. Das Kapitel 11 ist dann der Analyse und dem Entwurf von getakteten Schaltwerken gewidmet.