Μικροηλεκτρονική - VLSI

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

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

Κυριάκης - Μπιτζάρος Ευστάθιος Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε.

Ενότητα ΑΡΧΕΣ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΗΣ ΛΟΓΙΚΗΣ LATCHES & FLIP-FLOPS

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

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωµάτων

Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 9: Flip-Flops

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

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

Χρονισμός Σύγχρονων Κυκλωμάτων, Καταχωρητές και Μανταλωτές. Χειμερινό Εξάμηνο

Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωµάτων

Ακολουθιακά κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flop

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Μικροηλεκτρονική - VLSI

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


Ακολουθιακά κυκλώματα: Μανδαλωτές και Flip-Flop. Διάλεξη 6

Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

Εργαστήριο Οργάνωσης Η/Υ. Δαδαλιάρης Αντώνιος

Μικροηλεκτρονική - VLSI

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

ΑΣΚΗΣΗ 9. Tα Flip-Flop

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Συστήματα Μικροϋπολογιστών

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 5: Χρήση μετασχηματισμού Laplace για επίλυση ηλεκτρικών κυκλωμάτων Μέθοδοι εντάσεων βρόχων και τάσεων κόμβων

Τεχνικές σχεδιασμού μονοπατιών ολίσθησης

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων. Ενότητα: ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ - ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI II

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

Πανεπιστήµιο Κύπρου DEPARTMENT OF COMPUTER SCIENCE

Ψηφιακά Συστήματα. 7. Κυκλώματα Μνήμης

Υδραυλικά & Πνευματικά ΣΑΕ

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

Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων VLSI II

ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΥΛΙΚΟ ΚΑΙ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Ενότητα 1. Λογικής Σχεδίασης. Καθηγητής Αντώνης Πασχάλης

Υλοποίηση λογικών πυλών µε τρανζίστορ MOS. Εισαγωγή στην Ηλεκτρονική

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

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

Ελίνα Μακρή

Μικροηλεκτρονική - VLSI

What we should learn. Συστήματα VLSI 2

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμό Ψηφιακών Συστημάτων, Χειμερινό Εξάμηνο 2008

Πρότυπα Συµβόλων για τις Μονάδες Μνήµης. Άµεση Είσοδοι (Direct Inputs) Χρονικοί Παράµετροι (Flip-Flop Timing Parameters)

ΑΣΚΗΣΗ 7 FLIP - FLOP

Χρονική ανάλυση και χρονισμός ψηφιακών κυκλωμάτων

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

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

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Ψηφιακή Σχεδίαση Ενότητα 10:

Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 3 η : Επεξεργασία Κελιών Γραμμών & Στηλών. Ι. Ψαρομήλιγκος Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τεχνικό Σχέδιο

Εισαγωγή στην Πληροφορική & τον Προγραμματισμό

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τεχνικό Σχέδιο

Περιβαλλοντική Χημεία

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

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου II

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

Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

Βιομηχανικοί Ελεγκτές

Λογιστικές Εφαρμογές Εργαστήριο

Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών «Πληροφορική και Εφαρμογές»

«Σχεδιασμός Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων» Χειμερινό εξάμηνο Ακολουθιακός Κώδικας

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

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

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

9 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Εισαγωγή στην πληροφορική

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

VHDL για Σχεδιασµό Ακολουθιακών Κυκλωµάτων

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

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

ΨΗΦΙΑΚΗΛΟΓΙΚΗΣΧΕΔΙΑΣΗ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

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

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Καταχωρητές 1

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 8

Έλεγχος Κίνησης

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Πληροφορική. Εργαστηριακή Ενότητα 8 η : Γραφήματα

Κυκλώµατα. Εισαγωγή. Συνδυαστικό Κύκλωµα

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

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια

Καταχωρητες (Registers) Μετρητες (Counters)

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

Κυκλώµατα. Εισαγωγή. Συνδυαστικό Κύκλωµα

Transcript:

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Μικροηλεκτρονική - VLSI Ενότητα 7: Ακολουθιακή Λογική Κυριάκης - Μπιτζάρος Ευστάθιος Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε.

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρωση 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. 3

Σκοπός Ενότητας Εισαγωγή στην ακολουθιακή λογική και τη σχεδίαση των βασικών στοιχείων αποθήκευσης πληροορίας στα ψηιακά συστήματα. 4

Περιεχόμενα Ενότητας Ακολουθιακή Λογική Pipelining Μηχανισμοί Αποθήκευσης Ορολογία SR-Latch Cross-Coupled NAN JK- Latch Other Latches Mux-Based Latches Race Problem Pipelined Logic using C2MOS TSPC - True Single Phase Clock Logic Master-Slave Flip-flops 5

Ακολουθιακή Λογική Inputs COMBINATIONAL LOGIC Outputs Current State Registers Next state Μηχανισμοί αποθήκευσης πληροορίας Ανάδραση (positive feedback, static) Αποθήκευση ορτίου (charge-based, dynamic) 6

Pipelining a REG a REG log REG Out REG REG log REG Out b REG b REG Reference Pipelined 7

Μηχανισμοί Αποθήκευσης Static ynamic (charge-based) 8

Ορολογία Latch is level sensitive Register or flip-flop is edge-triggered Clk Clk Clk Clk 9

SR-Latch S R S R S R S R S R S R

Cross-Coupled NAN Cross-coupled NANs Added clock S M 2 M 4 R M 6 M M 3 M 8 S M 5 M 7 R This is not used in datapaths any more, but is a basic building memory cell

JK- Latch J K S R J n K n n+ n n (a) J K (c) (b) 2

Other Latches T J K J K T Toggle Flip-Flop elay Flip-Flop 3

Mux-Based Latches Negative latch (transparent when = ) Positive latch (transparent when = ) = Clk + Clk In = Clk + Clk In 4

Race Problem t loop t t Το κύκλωμα ταλαντώνει όταν = 5

Master-Slave Flip-Flop MASTER SLAVE J S SI S K R RI R PRESET J K CLEAR 6

Master-Slave Register Master Slave M M Δύο latches που ενεργοποιούνται στο αντίθετο επίπεδο ισοδυναμούν με ενεργοποίηση στην παρυή (edge triggered) 7

Propagation elay Based Edge-Triggered In In N X N2 Out X t plh Out Monostable Μultivibrator (Μονοσταθής Πολυδονητής) 8

Edge Triggered Flip-Flop J S R K J > K 9

Flip-Flop: Timing efinitions t In t setup t hold ATA STABLE t Out t pff ATA STABLE t 2

Maximum Clock Frequency FF s LOGIC t p,comb 2

Charge-Based Storage In (b) Non-overlapping clocks (a) Schematic diagram Pseudo-static Latch 22

Making a ynamic Latch Pseudo-Static 23

Master-Slave Flip-Flop In A B Overlapping Clocks Can Cause Race Conditions Undefined Signals 24

2 phase non-overlapping clocks 2 In 2 2 t 2 25

2-phase dynamic flip-flop 2 In Input Sampled 2 Output Enable 26

Flip-flop insensitive to clock overlap M2 M6 In M4 X M8 M3 C L M7 C L2 M M5 section section C 2 MOS LATCH 27

C 2 MOS avoids Race Conditions M2 M6 M2 M6 In X In M4 X M8 M3 M7 M M5 M M5 (a) (-) overlap (b) (-) overlap 28

2-Phase Pipelined Logic 29

Pipelined Logic using C 2 MOS In C F C 2 G C 3 Out 3

Example Number of a static inversions should be even 3

NORA CMOS Modules In In 2 In 3 PN PUN Out (a) -module Combinational logic Latch In 4 In In 2 In 3 PN Out In 4 (b) -module 32

oubled C 2 MOS Latches Out In f f In f f Out oubled n-c 2 MOS latch oubled p-c 2 MOS latch 33

TSPC - True Single Phase Clock Logic PUN In Static Logic Out PN Including logic into the latch Inserting logic between latches 34

Master-Slave Flip-flops X Y (a) Positive edge-triggered flip-flop (b) Negative edge-triggered flip-flop (c) Positive edge-triggered flip-flop using split-output latches 35

Τέλος Ενότητας 36