Ακολουθιακά Κυκλώµατα (Sequential Circuits) Συνδυαστικά Κυκλώµατα (Combinational Circuits) Σύγχρονα και Ασύγχρονα

Transcript

1 Συνδυαστικά Κυκλώµατα (Combinational Circuits) Εξοδος οποιαδήποτε στιγµή εξαρτάται µόνο από τις τιµές στην είσοδο την ίδια στιγµή κολουθιακά Κυκλώµατα (Sequential Circuits) Aποθηκεύουν κατάσταση (state) σε µορφή bits. Η έξοδος εξαρτάται από την είσοδο στο παρών και την παρούσα κατάσταση. Η επόµενη κατάσταση εξαρτάται από την παρούσα κατάσταση και είσοδο Σύγχρονα και σύγχρονα κολουθιακά Κυκλώµατα Aσύγχρονα: συµπεριφορά µπορεί να επηρεαστεί ανά πάσα στιγµή όταν αλλάζουν οι τιµές στην είσοδο Σύγχρονα: συµπεριφορά ορίζεται σε διάκριτα χρονικά σηµεία συγχρονισµός επιτυγχάνεται µεχρησηρολογιού clock: παράγει µια περιοδική σειρά παλµών ακολουθιακά κυκλώµατα µε ρολόι σύγχρονα κυκλώµαταβασίζονταισεασύγχρονακαιρολόι Σύγχρονα κολουθιακά Κυκλώµατα µε Ρολόι Η κατάσταση µπορεί να αλλάξει µόνο όταν υπάρξει παλµός στην είσοδο ρολογιού ασικά Κυκλώµατα για ποθήκευση ασικά Κυκλώµατα για ποθήκευση σύγχρονα: Mανταλωτές - Latches τυπικά ή 2 εισόδους αποθηκεύουν bit (συνήθως στην κανονική και συµπληρωµένη µορφή του) Σύγχρονα: Flip-Flops ή FF latches χρησιµοποιούνται για κτίσιµο flip-flops τυπικά ή 2 εισόδους συνήθως µια επιπλέον είσοδος για ρολόι αποθηκεύουν bit (συνήθως στην κανονική και συµπληρωµένη µορφή του)

2 κολουθιακά Κυκλώµατα Mανταλωτές - Latches Flip-Flops νάλυση κολουθιακών κυκλωµάτων Σχεδιασµός κολουθιακών κυκλωµάτων D FF αχρησιµοποίητες καταστάσεις JK FF πίνακες διέγερσης VHDLγια ακολουθιακά κυκλώµατα S R (t+) Aπροσδιοριστη Χρειάζεται loop για αποθήκευση bit δυο καταστάσεις: ή, Set ή Reset ιατηρεί κατάσταση οταν S=R= προσδιόριστη οταν S=R= και µετά S=R= S R (t+) Aπροσδιόριστη MNHMH S R Mανταλωτές - S R Latches S R Mανταλωτές - S R Latches S R (t+) S R (t+) Aπροσδιόριστη ιατηρεί κατάσταση οταν S=R= προσδιόριστη συµπεριφορά όταν S=R= και µετά S=R= 2

3 SR Latch µε Είσοδο Ελέγχου SR Latch µε Είσοδο Ελέγχου (t+) (t+) (t+) Aπροσδιόριστη SR Latch µε Είσοδο Ελέγχου (t+) C = => == καµιά αλλαγή C= => A=S, B=R (S R latch αλλά µε αντίθετο πίνακα αλήθειας) (t+) S R (t+) Aπροσδιόριστη (t+) (t+) Για αποφυγή απροσδιόριστης συµπεριφοράς δεν επιτρέπει το D latch S =R = Για αποφυγή απροσδιόριστης συµπεριφοράς δεν επιτρέπει το D latch S =R = 3

4 Flip-Flops Ηέξοδοςενόςlatch µε είσοδο ελέγχου συνδεδεµένη µε ρολόι, µπορεί να αλλάζει κατά την διάρκεια που το ρολόι έχει την τιµή πχ για D latch η έξοδος θα είναι ίδια µε τηνείσοδο Πρόβληµα µε Latches D-Latch D Y Clock Y Clock C Flip-Flops ΜΕΓ ΠΡΟΛΗΜ: λογω loops στα ακολουθιακά κυκλώµατα, µπορεί να προκαλέσει απροσδιόριστη συµπεριφορά (ηέξοδοςναεπηρεάζειτηνείσοδοενός latch που µε την σειρά του επηρεάζει την έξοδο κοκ) Μaster-Slave FF FF φέντη-σκλάβου master slave Λύση: ένας latch να µην µπορεί να δει την αλλαγή στην έξοδο του κατά την διάρκεια του ίδιου παλµού που προκάλεσε την αλλαγή Μaster-Slave FF FF φέντη-σκλάβου Προσοµοίωση SR Master-Slave FF master slave C= ενεργός master, έξοδος slave σταθερή C= master σταθερό, slave παίρνει τιµή master Περίπτωση απροσδιόριστης συµπεριφοράς; 4

5 Πρόβληµα µε Flip-Flop Negative Edge-Triggered D Flip-Flop Η αλλαγή στην έξοδο καθυστερεί όσο είναι το πλάτος του χτυπήµατος του ρολογιού. υτό µπορείνακνάνειτοκύκλωµα αργόή S και/ή R επιτρέπεται να αλλάζουν τιµές καθός C = Υποθέστε ότι = και S πάει στο και ξανά στο και R παραµένει στο Το master latch παίρνει τιµή Τιµή µεταφέρεται στο slave Υποθέστε = και S πάει στο και ξανά και R πάει και ξανά Το master latch είναι sets και ξανά resets Τιµή µεταφέρεται στο slave υτή συµπεριφορά ονοµάζεται «s catching». Το master-slave flip-flop ονοµάζεται αλλιώς pulse-triggered flip-flop. JK FF (master-slave JK FF) Edge Triggered FF (κµοπυροδότηση) λλαγές στο FF γινόνται µόνο στις ακµές (transitions) του ρολογιού σε possitive-triggered ή σε negative triggered Συµπεριφορά πάντοτε ορίζεται D possitive-edge-triggered FF Τιµητουmaster: τιµή εισόδου την στιγµήτου- transition Τιµήτουslave: τιµήαπότονmaster την στιγµήτου - transition 5