ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops 1

Σχετικά έγγραφα
ΗΜΥ 210: Σχεδιασμό Ψηφιακών Συστημάτων, Χειμερινό Εξάμηνο 2008

Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

Αυγ-13 Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops. ΗΜΥ 210: Σχεδιασμό Ψηφιακών Συστημάτων, Χειμερινό Εξάμηνο 2009.

Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Περίληψη. ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασµός Εαρινό Εξάµηνο Καθιερωµένα Γραφικά Σύµβολα. ΗΜΥ 210: Λογικός Σχεδιασµός, Εαρινό Εξάµηνο 2005

Ακολουθιακά Κυκλώµατα. ΗΜΥ 210: Λογικός Σχεδιασµός, Εαρινό Εξάµηνο Ακολουθιακά Κυκλώµατα (συν.) Ακολουθιακή Λογική: Έννοια

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Μετρητές 1

ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

Στοιχεία Μνήμης, JKκαιD (Flip-Flops) Μετρητής Ριπής (Ripple Counter)

Περίληψη. ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασµός Εαρινό Εξάµηνο Μετρητής Ριπής (Ripple Counter) Μετρητές (Counters) Μετρητής Ριπής (συν.

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ΔΙΑΛΕΞΗ 16: Μετρητές (Counters)

ΑΣΚΗΣΗ 9. Tα Flip-Flop

Ψηφιακή Σχεδίαση. Δρ. Μηνάς Δασυγένης Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων και Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 9: Flip-Flops

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Ανάλυση Ακολουθιακών Κυκλωμάτων 1

Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

26-Nov-09. ΗΜΥ 210: Λογικός Σχεδιασμός, Χειμερινό Εξάμηνο Καταχωρητές 1. Διδάσκουσα: Μαρία Κ. Μιχαήλ

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Καταχωρητές 1

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΒΑΣΙΚΑ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ. 6.1 Εισαγωγή

Περίληψη. ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασµός Εαρινό Εξάµηνο Παράδειγµα: Καταχωρητής 2-bit. Καταχωρητής 4-bit. Μνήµη Καταχωρητών

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Ακολουθιακή Λογική. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Ελίνα Μακρή

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ (Τ.Ε.Ι.) ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Εφαρµοσµένης Πληροφορικής & Πολυµέσων. Ψηφιακή Σχεδίαση. Κεφάλαιο 5: Σύγχρονη Ακολουθιακή

ΑΣΚΗΣΗ 7 FLIP - FLOP

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

7.1 Θεωρητική εισαγωγή

Ψηφιακά Συστήματα. 7. Κυκλώματα Μνήμης

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΒΑΣΙΚΑ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ΔΙΑΛΕΞΗ 15: Καταχωρητές (Registers)

Ενότητα ΑΡΧΕΣ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΗΣ ΛΟΓΙΚΗΣ LATCHES & FLIP-FLOPS

Κεφάλαιο 6. Σύγχρονα και ασύγχρονα ακολουθιακά κυκλώματα

Κυκλώµατα. Εισαγωγή. Συνδυαστικό Κύκλωµα

Ακολουθιακό κύκλωμα Η έξοδος του κυκλώματος εξαρτάται από τις τιμές εισόδου ΚΑΙ από την προηγούμενη κατάσταση του κυκλώματος

Κεφάλαιο 3 ο Ακολουθιακά Κυκλώματα με ολοκληρωμένα ΤΤL

Ακολουθιακό κύκλωμα Η έξοδος του κυκλώματος εξαρτάται από τις τιμές εισόδου ΚΑΙ από την προηγούμενη κατάσταση του κυκλώματος

ΑΣΚΗΣΗ 10 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

ΨΗΦΙΑΚΗΛΟΓΙΚΗΣΧΕΔΙΑΣΗ

5. Σύγχρονα Ακολουθιακά Κυκλώματα

Πανεπιστήµιο Κύπρου DEPARTMENT OF COMPUTER SCIENCE

Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών

Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

Ακολουθιακά κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flop. Διάλεξη 6

Μετρητής Ριπής ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ. Αναφορά 9 ης. εργαστηριακής άσκησης: ΑΦΡΟΔΙΤΗ ΤΟΥΦΑ Α.Μ.:

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο Διάλεξη 8 η : Μηχανές Πεπερασμένων Κaταστάσεων σε FPGAs

Ψηφιακή Σχεδίαση Ενότητα 10:

Εισαγωγή στην πληροφορική

Κεφάλαιο 7 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ακολουθιακή Λογική 2

Α. ΣΚΟΔΡΑΣ ΠΛΗ21 ΟΣΣ#2. 14 Δεκ 2008 ΠΑΤΡΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ 2008 Α. ΣΚΟΔΡΑΣ ΧΡΟΝΟΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΜΕΛΕΤΗΣ

Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

3 η Θεµατική Ενότητα : Σύγχρονα Ακολουθιακά Κυκλώµατα. Επιµέλεια διαφανειών: Χρ. Καβουσιανός

8. Στοιχεία μνήμης. Οι δυο έξοδοι του FF είναι συμπληρωματικές σημειώνονται δε σαν. Όταν αναφερόμαστε στο FF εννοούμε πάντα την κανονική έξοδο Q.

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΜΕΤΡΗΤΕΣ

Ακολουθιακά Κυκλώματα Flip-Flops

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Καταχωρητές και Μετρητές 2. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. VHDL για Ακολουθιακά Κυκλώματα 1

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΜΕΤΡΗΤΕΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Σύγχρονα ακολουθιακά κυκλώματα. URL:

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Κυκλώµατα. Εισαγωγή. Συνδυαστικό Κύκλωµα

Σχεδίαση κυκλωμάτων ακολουθιακής λογικής

Άσκηση 3 Ένα νέο είδος flip flop έχει τον ακόλουθο πίνακα αληθείας : I 1 I 0 Q (t+1) Q (t) 1 0 ~Q (t) Κατασκευάστε τον πίνακα

13. ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

6.1 Καταχωρητές. Ένας καταχωρητής είναι μια ομάδα από f/f αλλά μπορεί να περιέχει και πύλες. Καταχωρητής των n ψηφίων αποτελείται από n f/f.

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

Κεφάλαιο 10 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Systems and Computer Architecture Lab. Ακολουθιακή Λογική 2

Ασύγχρονοι Απαριθμητές. Διάλεξη 7

ΑΣΚΗΣΗ 9 ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΜΕΤΡΗΤΕΣ (COUNTERS)

HY330 Ψηφιακά Κυκλώματα - Εισαγωγή στα Συστήματα VLSI. 1 ΗΥ330 - Διάλεξη 7η - Ακολουθιακά Κυκλώματα

Κυκλώματα αποθήκευσης με ρολόι

100 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Η συχνότητα f των παλµών 0 και 1 στην έξοδο Q n είναι. f Qn = 1/(T cl x 2 n+1 )

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Κ. ΕΥΣΤΑΘΙΟΥ, Γ. ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΠΑΤΡΑ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ.3 ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΔYΑΔΙΚΟΣ ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΗΣ.5 ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΔΕΚΑΔΙΚΟΣ ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΗΣ.7 ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΔΕΚΑΔΙΚΟΣ ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΗΣ ΜΕ LATCH.

Ηλεκτρολόγοι Μηχανικοί ΕΜΠ Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης Θέμα 1ο (3 μονάδες)

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΛΑΜΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ. Τμήμα Ηλεκτρονικής. Πτυχιακή Εργασία

Η κανονική μορφή της συνάρτησης που υλοποιείται με τον προηγούμενο πίνακα αληθείας σε μορφή ελαχιστόρων είναι η Q = [A].

βαθµίδων µε D FLIP-FLOP. Μονάδες 5

VHDL για Σχεδιασµό Ακολουθιακών Κυκλωµάτων

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 10: Ακολουθιακά Κυκλώματα

Ελίνα Μακρή

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΟΙ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ ΚΑΙ Η ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥΣ ΜΕ FLIP-FLOP ΚΑΙ ΠΥΛΕΣ

7 η Θεµατική Ενότητα : Καταχωρητές, Μετρητές και Μονάδες Μνήµης

7 η διάλεξη Ακολουθιακά Κυκλώματα

f(x, y, z) = y z + xz

ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

Ηλεκτρολόγοι Μηχανικοί ΕΜΠ Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης 2017

ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Χειµερινό Εξάµηνο 2016 Συµπληρωµατική ΔΙΑΛΕΞΗ 14: Περιγραφή Ακολουθιακών Κυκλωµάτων στη VHDL

6 η Θεµατική Ενότητα : Σχεδίαση Συστηµάτων σε Επίπεδο Καταχωρητή

ΑΣΚΗΣΗ 10 ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ

8.1 Θεωρητική εισαγωγή

Καταχωρητές,Σύγχρονοι Μετρητές και ΑκολουθιακάΚυκλώματα

Transcript:

ΗΜΥ-211: Εργαστήριο Σχεδιασμού Ψηφιακών Συστημάτων Ακολουθιακά Κυκλώματα (συν.) Κυκλώματα που Κυκλώματα που αποθηκεύουν εξετάσαμε μέχρι τώρα πληροφορίες Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές (Latches), Flip-FlopsFlops και Μετρητές Ριπής Μαρία Κ. Μιχαήλ Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Καταστάσεις Χρόνου MKM - 2 Ακολουθιακή Λογική: Βασικές έννοιες Τα κυκλώματα ακολουθιακής λογικής έχουν την ικανότητα να «θυμούνται» προηγούμενες καταστάσεις του κυκλώματος και προηγούμενες τιμές στις εισόδους. Έξοδοι του κυκλώματος μπορούν να χρησιμο- ποιηθούν ως νέες τιμές εισόδου στο κύκλωμα (κυκλώματα μ ανάδρασης = feedback circuits). Τα στοιχεία αποθήκευσης είναι κυκλώματα που μπορούν να αποθηκεύουν δυαδική πληροφορία: μνήμη. Σύγχρονα vs. Ασύγχρονα Κυκλώματα Υπάρχουν 2 τύποι ακολουθιακών κυκλωμάτων: Σύγχρονο (latch mode) ακολουθιακό κύκλωμα: Η συμπεριφορά του ορίζεται βάσει των τιμών στις εξόδους και στα στοιχεία μνήμης, σε διακριτές στιγμές του χρόνου. Αυτού του είδους τα κυκλώματα πετυχαίνουν συγχρονισμό χρησιμοποιώντας ένα σήμα χρονισμού, το γνωστό ως ρολόι. Ασύγχρονο (fundamental mode) ακολουθιακό κύκλωμα: Η συμπεριφορά του ορίζεται από την σειρά των αλλαγών των τιμών στις εισόδους σε συνεχή χρόνο. Οι τιμές των εξόδων μπορούν να αλλάξουν ανά πάσα στιγμή, χωρίς κανένα συγκεκριμένο συγχρονισμό (clockless). MKM - 3 MKM - 4 Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops 1

Σήμα Ρολογιού Σύγχρονα Ακολουθιακά Κυκλώματα: Flip-flops για καταστάσεις μνήμης Γεννήτρια Ρολογιού: Περιοδικό σήμα από παλμούς ρολογιού Σήματα με ίδια περίοδο MKM - 5 Τα flip-flops flops έχουν ως εισόδους σήματα από το συνδυαστικό κομμάτι του κυκλώματος καθώς και σήμα από ένα ρολόι με περιοδικούς παλμούς μεταξύ αμετάβλητων περιοδικών διαστημάτων. MKM - 6 Στοιχεία Μνήμης latch (από NO) Buffers Η αποθηκεμένη τιμή δεν μπορεί να αλλάξει Inverters -- : set-reset, δισταθή στοιχείο με 2 εισόδους. Προσέξτε την «ακαθόριστη» τιμή για ==1. -- ιαβάζοντας τη λογική: Q = (+Q ) και Q = (+Q) MKM - 7 MKM - 8 Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops 2

==1?? Latches Ακαθόριστη έξοδος γιατί: Όταν ==1, τότε και οι 2 έξοδοι γίνονται 0. Εάν και οι 2 έξοδοι είναι 0, η κατάσταση του latch εξαρτάται από την είσοδο που παραμένει στην τιμή 1 για περισσότερο χρόνο, πριν γίνει 0. Άρα είναι όντως,, ακαθόριστη κατάσταση ΠΡΕΠΕΙ να αποφευχθεί. MKM - 9 MKM - 10 Προσομοίωση Latch Latch με σήμα Ελέγχου Το Latch είναι ευαίσθητο σε αλλαγές στις εισόδους ΜΟΝΟ όταν το =1 Σημαντικό στοιχείο, χρησιμοποιείται για σχεδιασμό άλλων latches και flip-flops flops Θεωρείται και ως flip-flop, flop, άλλα όχι βάση του ορισμού του βιβλίου σας MKM - 11 MKM - 12 Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops 3

Latch με σήμα Ελέγχου (συν.) =LK LK Q Q Latch Ένας τρόπος αποφυγής των ανεπιθύμητων ακαθόριστων καταστάσεων στο flip-flop flop, είναι η εξασφάλιση ότι οι είσοδοι και δεν θα πάρουν ποτέ την τιμή 1 ταυτόχρονα. Αυτό επιτυγχάνεται με ένα -latch latch, όπου = και = -latch: LK Q Q 0 0 1 1 1 Q 0 Q 0 tore 0 1 1 1 0 0 1 eset 1 0 1 0 1 1 0 et 1 1 1 0 0 1 1 isallowed X X 0 1 1 Q 0 Q 0 tore MKM - 13 MKM - 14 Latch (συν.) LK LK Q Q 0 1 0 1 1 1 1 0 X 0 Q 0 Q 0 MKM - 15 Q Q LK Q Q 0 0 1 Q 0 Q 0 tore 0 1 1 0 1 eset 1 0 1 1 0 et 1 1 1 1 1 isallowed X X 0 Q 0 Q 0 tore Flip-FlopsFlops Τα Latches είναι διαυγή (transparent) δηλ., οποιαδήποτε αλλαγή στην κατάσταση του latch είναι αντιληπτή και στις εξόδους (αν υπάρχει σήμα ελέγχου, αυτό ισχύει κατά τη διάρκεια που =1). Αυτό προκαλεί προβλήματα συγχρονισμού, αφού η κατάσταση ενός latch μπορεί να αλλάξει πολλαπλές φορές όταν =1! Λύση: Χρησιμοποιούμε latches για τη δημιουργία των flip- flops που μπορούν να ανταποκριθούν (update) ΜΟΝΟ σε ΣΥΓΚΕΚΡΙΜΕΝΕΣ χρονικές στιγμές (όχι ανά πάσα στιγμή ή κατά τη διάρκεια ενός διαστήματος). MKM - 16 Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops 4

Πυροδότηση (Triggering) Latch/FF Ο μηχανισμός που επιτρέπει σε ένα στοιχείο μνήμης (latch ή FF) να αλλάξει κατάσταση Τρόποι Πυροδότησης: Ασύγχρονα, δηλ. εντελώς διαυγή (π.χ. -latch) Πυροδότηση-επιπέδου (level trigger, =1) (π.χ. -latch ή -latch με σήμα ελέγχου ) Master-lave (π.χ. -FF, -FF) FFs Πυροδότηση-ακμής: θετική ήαρνητική ακμή του (rising or falling edge trigger, = ή = ) (π.χ. -FF, -FF) latches Εναλλακτικές λύσεις στην επιλογή FF Τύποι FF: JK Τρόποι ενεργοποίησης (triggering) triggering): Master-lave: χρησιμοποιεί πυροδότηση-επιπέδου αλλά με 2 latches, έτσι ώστε η κατάσταση του FF αλλάζει μόνο μια φορά σε μία περίοδο του ρολογιού Ενεργοποίηση-ακμής: θετική ή αρνητική ακμή του (rising or falling edge trigger, = ή = ) MKM - 17 MKM - 18 Master-lave -FF χρησιμοποιώντας latches Master-lave -FF χρησιμοποιώντας latches (συν.) Q Q 0 0 1 Q 0 Q 0 tore 0 1 1 0 1 eset 1 0 1 1 0 et 1 1 1 1 1 isallowed X X 0 Q 0 Q 0 tore Όταν =1, ο master ενεργοποιείται και φυλάει νέα δεδομένα, και ο slave αποθηκεύει παλιά δεδομένα. Όταν =0, η κατάσταση του master αποθηκεύεται στον slave (Q=Y), ενώ ο master δεν είναι ευαίσθητος σε νέα δεδομένα. Χρησιμοποιεί πυροδότηση-επιπέδου. Κατάσταση Q=Y, όταν =0. Επίσης, τo Υ δεν μπορεί να αλλάξει τιμή όταν =0. Master lave MKM - 19 MKM - 20 Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops 5

Master-lave JK Flip-Flop Flop Πρόβλημα 1. Η αλλαγή στις εξόδους του FF έχει καθυστέρηση κατά ½ περίοδο του ρολογιού το κύκλωμα γίνεται πιο αργό. 2. και/ή μπορούν να αλλάξουν πολλαπλές φορές όταν =1 Q = 1, = 0 1 0 και = 0 Master latch = 1 (set) lave = 1 (set), όταν =0 Q = 1, = 0 1 0 και = 0 1 0 Master latch = 1 (set) και μετά = 0 (reset) lave = 0 (reset), όταν =0 Γνωστό ως «1 s catching» MKM - 21 MKM - 22 Λύση: Πυροδότηση Ακμής Ένα ακμοπυροδοτούμενο FF, αγνοεί τις αλλαγές κατά τη διάρκεια ενός παλμού. Πυροδοτείται μόνο όταν υπάρχει μετάβαση της τιμής του ρολογιού (clock transition, / ) Ακμοπυροδοτούμενα Flip-Flops Flops Συνδέουμε ένα -latch με πυροδότηση-επιπέδου (master) με ένα -latch με πυροδότηση-επιπέδου (slave) και συμπληρωματικά ρολόγια. -FF με Θετική Ακμοπυροδότηση Υλοποίηση ακμοπυροδοτούμενων FF: Άμεσα, σε επίπεδο ηλεκτρονικού κυκλώματος Με master-slave slave -FF MKM - 23 MKM - 24 Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops 6

JK FF με Θετική Ακμοπυροδότηση Καθιερωμένα Γραφικά Σύμβολα Μανδαλωτές (latches) -latch -latch -latch με =1 -latch με =0 MKM - 25 MKM - 26 Καθιερωμένα Γραφικά Σύμβολα (συν.) Master-lave Flip Flops -- Πυροδότηση Επιπέδου (level level-triggering) πυροδοτούμενο πυροδοτούμενο J K πυροδοτούμενο JK MKM - 27 J K πυροδοτούμενο JK Καθιερωμένα Γραφικά Σύμβολα (συν.) Ακμοπυροδοτούμενα (Edge-triggered) Flip Flops Ακμοπυροδοτούμενο J K Ακμοπυροδοτούμενο JK Ακμοπυροδοτούμενο MKM - 28 J K Ακμοπυροδοτούμενο JK Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops 7

Χαρακτηριστικός Πίνακας (haracteristic Table) Καθορίζει τις λογικές ιδιότητες/χαρακτηριστικά / ενός flip-flop flop (όπως ένας πίνακας αληθείας για μια λογική πύλη). Q(t) παρούσα κατάσταση στο χρόνο t Q(t+1) επόμενη κατάσταση στο χρόνο t+1 Χαρακτηριστικός Πίνακας (συν.) Χρόνος t εννοείται (δηλ. J(t) και K(t)) J K Q(t+1) 0 0 Q(t) JK Flip-Flop Flop Λειτουργία Καμία Αλλαγή/Hold 0 1 0 eset 1 0 1 et 1 1 Q(t) Συμπλήρωμα MKM - 29 MKM - 30 Χαρακτηριστικός Πίνακας (συν.) Q(t+1) 0 0 Q(t) Flip-Flop Flop Λειτουργία Καμία Αλλαγή/Hold 0 1 0 eset 1 0 1 et 1 1? Ακαθόριστο/Άκυρο MKM - 31 Χαρακτηριστικός Πίνακας (συν.) Flip-Flop Flop Q(t+1) Λειτουργία 0 0 et 1 1 eset Χαρακτηριστική Εξίσωση: Q(t+1) = (t) (haracteristic Equation) -- Εκφράζει την τιμή των εξόδων στο χρόνο t+1 σε σχέση με την τιμή των εισόδων στο χρόνο t, για ένα flip-flop MKM - 32 Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops 8

Ασύγχρονο et/eset Ασύγχρονο et/eset (συν.) Πολλές φορές είναι επιθυμητό να μπορούμε να θέσουμε την τιμή ενός FF (set ή reset) ανεξάρτητα με το ρολόι ασύγχρονο set/reset Παράδειγμα: Στο ξεκίνημα (power power-up) χρησιμοποιούμε ασύγχρονο set/reset έτσι ώστε να ξεκινούμε από μια γνωστή κατάσταση (known state). Ασύγχρονο set == άμεσο set == Preset Ασύγχρονο reset == άμεσο reset == lear 1J 1K 1 IEEE καθιερωμένο γραφικό σύμβολο για JK-FF με άμεσα set & reset n υπονοεί ότι το n ελέγχει όλα τα άλλα σήματα με σήμανση που ξεκινά από n. Σε αυτή την περίπτωση, το 1 ελέγχει τα 1J and 1K. 1 Πίνακας Λειτουργίας 1J 1K Q(t+1) 0 1 X X X 1 Preset 1 0 X X X 0 lear 0 0 X X X Ακαθόριστο 1 1 0 0 Q(t) Hold 1 1 0 1 0 eset 1 1 1 0 1 et 1 1 1 1 Q(t) -- Συμπλήρωμα MKM - 33 MKM - 34 Μετρητές (ounters) Ένας μετρητής είναι ένας καταχωρητής που «μετρά» μια προκαθορισμένη ακολουθία καταστάσεων, βάση της εφαρμογής παλμών του ρολογιού. Οι μετρητές κατηγοριοποιούνται σε: Μετρητές Ριπής: Το ρολόι του συστήματος ενώνεται στην είσοδο ρολογιού του LB FF. Για τα υπόλοιπα FFs, η έξοδος ενός FF ενώνεται στην είσοδο ρολογιού του επόμενου σημαντικού FF. εν υπάρχει κοινό ρολόι. Χαμηλή κατανάλωση ισχύος. Γιατί; Σύγχρονους Μετρητές: Όλα τα FFs έχουν κοινό ρολόι Χρήση λογικής για υλοποίηση της επόμενης κατάστασης. MKM - 35 Μετρητής Ριπής (ipple ounter) Πως δουλεύει; Στην θετική ακμή στην είσοδο του ρολογιού του Α, το Α συμπληρώνεται Η είσοδος ρολογιού για το B είναι το συμπλήρωμα της εξόδου του A Όταν το Α αλλάξει από 1 σε 0 (αρνητική ακμή), υπάρχει θετική ακμή (0 σε 1) στην είσοδο ρολογιού του Β, προκαλώντας το Β να συμπληρωθεί Προς-τα-πάνω (upward counting). Γιατί; lock eset MKM - 36 A B 0 1 2 3 0 1 A B Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops 9

Μετρητής Ριπής (συν.) Τα βέλη δείχνουν την σχέση αιτίας- αποτελέσματος P από την προηγούμενη διαφάνεια A Η Η αντίστοιχη B ακολουθία καταστάσεων είναι: 0 1 2 3 0 1 (B,A) = (0,0), (0,1), (1,0), (1,1), (0,0), (0,1), Κάθε επιπρόσθετο bit,,, συμπεριφέρεται έ όπως το bit B, αλλάζοντας 50% λιγότερο συχνά από το προηγούμενο bit. Για 3 bits: (,B,A) = (0,0,0), (0,0,1), (0,1,0), (0,1,1), (1,0,0), (1,0,1), (1,1,0), (1,1,1), (0,0,0), MKM - 37 Μετρητής Ριπής (συν.) lock-to-output καθυστέρηση. Πόση είναι, για n-ffs; ripple effect Τα βέλη δείχνουν την σχέση αιτίας- αποτελέσματος P από την προηγούμενη διαφάνεια A Η Η αντίστοιχη B ακολουθία καταστάσεων είναι: 0 1 2 3 0 1 (B,A) = (0,0), (0,1), (1,0), (1,1), (0,0), (0,1), Κάθε επιπρόσθετο bit,,, συμπεριφέρεται έ όπως το bit B, αλλάζοντας 50% λιγότερο συχνά από το προηγούμενο bit. Για 3 bits: (,B,A) = (0,0,0), (0,0,1), (0,1,0), (0,1,1), (1,0,0), (1,0,1), (1,1,0), (1,1,1), (0,0,0), MKM - 38 Άλλο παράδειγμα: Μετρητής Ριπής προς-τα-πάνω 4ων-bit, με JK FFs J=K=1 Q i (t+1) = Q i (t) FFs είναι αρνητικά ακμοπυροδοτούμενα Θυμηθείτε... Παράδειγμα (συν.) Λειτουργία: Το λιγότερο σημαντικό bt bit (Q 0 ) συμπληρώνεται σε κάθε αρνητική ακμή του ρολογιού του συστήματος. Κάθε φορά του το Q 0 αλλάζει από 1 σε 0, το Q 1 συμπληρώνεται. Κάθε φορά του το Q 1 αλλάζει από 1 σε 0, το Q 2 συμπληρώνεται. Κάθε φορά του το Q 2 αλλάζει από 1 σε 0, το Q 3 συμπληρώνεται, MKM - 39 MKM - 40 Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops 10

Μετρητής Ριπής προς-τα-κάτω 4ων-bit με JK-FFs Προσομοίωση Χρησιμοποιήστε ασύγχρονο et (ή Preset) () για να ξεκινήσει από 1111. Εναλλακτικοί σχεδιασμοί: Αλλαγή της ακμοπυροδότησης σε θετική Ένωση της συμπληρωμένης εξόδου του κάθε FF στην είσοδο ρολογιού του επόμενου σημαντικού FF στη σειρά MKM - 41 MKM - 42 Ακολουθιακά Κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flops 11