Автоматы с памятью еще называют последовательностными устройствами. Они отличаются от комбинационных схем тем, что значение логических сигналов на их выходе зависит не только от текущих значений логических уровней на входе, но и от их значения в предыдущие моменты времени. Для того, чтобы можно было выполнить эту задачу в состав схемы вводится запоминающее устройство. Обобщенная структурная схема последовательностного устройства (автомата с памятью)приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Обобщенная структурная схема автомата с памятью
В данной схеме запоминание входного логического сигнала запоминающим устройством (ЗУ) производится в момент времени, определяемом импульсами сигнала синхронизации, поступающими от тактового генератора. В качестве запоминающего устройства обычно применяются триггеры различных типов, обычно D-триггеры.
К моменту поступления очередного тактового импульса все переходные процессы в комбинационном устройстве и соединительных цепях должны полностью завершиться. Иначе цифровой автомат с памятью будет работать неправильно. Это происходит если в компьютере задать частоту синхронизации, превышающую его быстродействие.
Схема, приведенная на рисунке 1, содержит только один элемент памяти. Обычно цифровое устройство содержит несколько подобных блоков, соединенных между собой линиями связи. Сложность комбинационного устройства (КУ) стараются выбирать так, чтобы задержка цифрового сигнала через них была приблизительно одинакова. Максимальная тактовая частота при этом будет определяться максимальным временем задержки КУ. Структурная схема автомата с памятью, выполненного по рассмотренному принципу, приведена на рисунке 2.
Рисунок 2. Структурная схема последовательностного устройства, состоящего из нескольких ячеек
Подобный метод применяется для создания практически любых цифровых автоматов с памятью, поэтому именно по этому принципу реализованы современные цифровые СБИС — программируемые логические интегральные схемы. При этом нет разницы, какой конкретно их вид: CPLD или FPGA.
Наиболее известными последовательностными устройствами являются триггеры. Простейший из триггеров — RS-триггер не содержит комбинационного устройства КУ. Он сам является запоминающим устройством, способным сохранять свое состояние до тех пор, пока подается питание на цифровое устройство. Подобный триггер используется как составная часть всех остальных триггеров и в схеме подавления дребезга контактов.
В цифровых счётчиках наибольшее распространение получили
