Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Εισαγωγή στην Πληροφορική Ενότητα 3: Ψηφιακή Λογική ΙI Το περιεχόμενο του μαθήματος διατίθεται με άδεια Creative Commons εκτός και αν αναφέρεται διαφορετικά Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.
11. FLIP-FLOP e-book ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ- ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 1
FLIP-FLOP ΤΟ FLIP-FLOP ΩΣ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΜΝΗΜΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ FLIP-FLOP ΠΙΝΑΚΑΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ FLIP-FLOP ΙΕΓΕΡΣΗ ΤΟΥ FLIP-FLOP JK FLIP-FLOP T FLIP-FLOP D FLIP-FLOP ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 2
ΤΟ FLIP-FLOP ΩΣ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΜΝΗΜΗΣ Βασικά στοιχεία των ψηφιακών κυκλωµάτωv είvαι oι πύλες. Το χαρακτηριστικό τωv πυλώv είvαι ότι η έξoδός τoυς σε κάπoια χρovική στιγµή εξαρτάται απoκλειστικά από τηv είσoδό τoυς τηv συγκεκριµέvη χρovική στιγµή και όχι από πρoηγoύµεvεςo o v καταστάσεις τoυς. o. ηλαδή oι πύλες δεv έχoυv µvήµη. Αντίθετα, τα flip-flop είvαι τα βασικά στoιχεία µvήµης τα oπoία µπoρoύv vα απoθηκεύσoυv µία δυαδική πληρoφoρία.ηπληρoφoρίααυτήπoυείvαιτo 1 ήτo 0 παραµέvει σταθερή µέχρις ότoυ τo flip-flop vα ξαvαδιεγερθεί. ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 3
ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ FLIP-FLOP Το flip-flop έχει µία ή δύο σύγχρονες εισόδoυς και δύo εξόδoυς, τηv κατάσταση του flip-flop πoυ συµβoλίζεται µε Qκαιτoσυµπλήρωµάτηςπoυσυµβoλίζεταιµε Q. Το flip-flop έχει µία είσoδoς ρολογιού (clock), η άφιξη των παλµών του οποίου είναι υπεύθυνη για την πιθανή αλλαγή της κατάστασης του flip-flop, ανάλογα µε τα δεδοµένα των σύγχρονων εισόδων του. Η διαδικασία αυτή ονοµάζεται σκανδαλισµός (triggering). Το flip-flop έχει δύο ασύγχρονες εισόδους CLEAR και PRESET που υπερισχύουν των σύγχρονων εισόδων και µπoρούν vα oδηγήσουν τηv έξoδo, αvεξάρτητα τoυ παλµoύ ρoλoγιoύ. ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 4
ΠΙΝΑΚΑΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ FLIP-FLOP CLEAR PRESET ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ 0 0 Αχρησιµοποίητη Κατάσταση 0 1 Ασύγχρονος Μηδενισµός 1 0 Ασύγχρονη Θέση 1 1 Σύγχρονη Λειτουργία ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 5
ΙΕΓΕΡΣΗ ΤΟΥ FLIP-FLOP Τα flip-flop διεγείρονται µε τους παλµούς του ρολογιού (clock) τους. Οι παλµοί του ρολογιού µπορεί να είναι θετικοί ή αρνητικοί. Μία πηγή θετικών παλµών ρολογιού παραµένει στο 0 κατάτοδιάστηµαµεταξύπαλµώνκαιπάειστο 1 κατά τη διάρκεια του παλµού. Μία πηγή αρνητικών παλµών ρολογιού παραµένει στο 1 κατά το διάστηµα µεταξύ παλµών και πάει στο 0 κατά τη διάρκεια του παλµού. ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 6
ΜΕΤΑΒΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΠΑΛΜΩΝ ΤΟΥ ΡΟΛΟΓΙΟΥ Οι είσοδοι του flip-flop προετοιµάζουν την αλλαγή κατάστασης του, η οποία πραγµατοποιείται µε το θετικό ή αρνητικό µέτωπο του παλµού του ρολογιού. - η µετάβαση από το 0 στο 1 ονοµάζεται θετική µετάβαση (Positive Going Transition - PGT) ή µετάβαση ανόδου ή θετική ακµή (positive edge) ή θετικό µέτωπο - η µετάβαση από το 1 στο 0 ονοµάζεται αρνητική µετάβαση (Negative Going Transition - NGT) ή µετάβαση καθόδου ή αρνητική ακµή (negative edge) ή αρνητικό µέτωπο 1 0 θετικός παλµός ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 7 1 0 αρνητικός παλµός
JK FLIP-FLOP Χαρακτηριστική εξίσωση Q(t+1)=JQ'(t)+K'Q(t) Χαρακτηριστικός πίνακας J K Q(t+1) ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ 0 0 Q(t) Αµετάβλητη Κατάσταση 0 1 0 Σύγχρονος Μηδενισµός 1 0 1 Σύγχρονη Θέση 1 1 Q (t) Αντιστροφή (Toggle) Πίνακας διέγερσης Q(t) Q(t+1) J K 0 0 0 X 0 1 1 X 1 0 X 1 1 1 X 0 ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 8
T FLIP-FLOP Χαρακτηριστική εξίσωση Q(t+1)=TQ'(t)+T'Q(t)=T Q Χαρακτηριστικός πίνακας T Q(t+1) ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ 0 Q(t) Αµετάβλητη Κατάσταση 1 Q (t) Αντιστροφή (Toggle) Πίνακας διέγερσης Q(t) Q(t+1) T 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Το T flip-flopµπορεί να υλοποιηθεί χρησιµοποιώντας ένα J-K flip-flop βραχυκυκλώνοντας τις εισόδους Jκαι K, δηλαδή θέτοντας J=T και K=T ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 9
D FLIP-FLOP Χαρακτηριστική εξίσωση Q(t+1)=D Χαρακτηριστικός πίνακας D Q (t+1) ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ 0 0 Σύγχρονος Μηδενισµός 1 1 Σύγχρονοη Θέση Πίνακας διέγερσης Q(t) Q(t+1) D 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 Το D flip-flop µπορεί να υλοποιηθεί χρησιµοποιώντας ένα J-K flip-flop και µία πύλη NOT, θέτοντας J=D και K=D ΑΣΗΜΑΚΗΣ-ΒΟΥΡΒΟΥΛΑΚΗΣ-ΚΑΚΑΡΟΥΝΤΑΣ-ΛΕΛΙΓΚΟΥ 10
Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό. Οι όροι χρήσης των έργων τρίτων επεξηγούνται στη διαφάνεια «Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων». Τα έργα για τα οποία έχει ζητηθεί άδεια αναφέρονται στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/από-nc-sa/4.0/ Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.
Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων διαθέσιμο με άδεια CC-BY διαθέσιμο με άδεια CC-BY-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-ND διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-ND διαθέσιμο με άδεια CC0 Public Domain διαθέσιμο ως κοινό κτήμα χωρίς σήμανση Δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, παρά μόνο εάν ζητηθεί εκ νέου άδεια από το δημιουργό. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου και η δημιουργία παραγώγων αυτού με απλή αναφορά του δημιουργού. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού, και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η δημιουργία παραγώγων του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου και η δημιουργία παραγώγων του. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. Συνήθως δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου.
Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ιονίων Νήσων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.