Dagens tema. Dagens tema hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture. Sekvensiell logikk. Flip-flop er. Tellere og registre



Like dokumenter
Dagens temaer. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture. Sekvensiell logikk. Flip-flop er

Dagens temaer. temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation. av sekvensielle kretser. and Architecture. Tilstandsdiagram.

En mengde andre typer som DVD, CD, FPGA, Flash, (E)PROM etc. (Kommer. Hukommelse finnes i mange varianter avhengig av hva de skal brukes til:

Dagens temaer. Sekvensiell logikk: Kretser med minne. D-flipflop: Forbedring av RS-latch

Dagens temaer. Architecture INF ! Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and

Dagens tema. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i læreboken. Repetisjon, design av digitale kretser. Kort om 2-komplements form

INF2270. Sekvensiell Logikk

Dagens temaer. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture. Kort repetisjon fra forrige gang. Kombinatorisk logikk

IN1020. Sekvensiell Logikk

Løsningsforslag INF1400 H04

INF3340/4340. Synkrone design Tilstandsmaskiner

UNIVERSITETET I OSLO

INF3340. Tilstandsmaskiner

Løsningsforslag i digitalteknikkoppgaver INF2270 uke 5 (29/1-4/2 2006)

INF3340/4431. Tilstandsmaskiner

Dagens temaer. Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i læreboken. Oppbygging av flip-flop er og latcher. Kort om 2-komplements form

Repetisjon digital-teknikk. teknikk,, INF2270

Dagens temaer. Architecture INF ! Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and. ! Kort repetisjon fra forrige gang

Forelesning 7. Tilstandsmaskin

Forelesning 6. Sekvensiell logikk

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

ITPE2400/DATS2400: Datamaskinarkitektur

Tilstandsmaskiner (FSM) Kapittel 5

UNIVERSITETET I OSLO

Repetisjon. Sentrale temaer i kurset som er relevante for eksamen (Eksamen kan inneholde stoff som ikke er nevnt her)

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

Dagens temaer. Dagens temaer er hentet fra P&P kapittel 3. Motivet for å bruke binær representasjon. Boolsk algebra: Definisjoner og regler

Dagens temaer. Fra kapittel 4 i Computer Organisation and Architecture. Kort om hurtigminne (RAM) Organisering av CPU: von Neuman-modellen

INF1400. Tilstandsmaskin

Kapittel 5 Tilstandsmaskin

2-komplements representasjon. Binær addisjon. 2-komplements representasjon (forts.) Dagens temaer

LØSNINGSFORSLAG 2006

Forelesning 9. Registre, tellere og minne

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

7. Hvilket alternativ (A, B eller C) representerer hexadesimaltallet B737 (16) på oktal form?

UNIVERSITETET I OSLO

Oppsummering av digitalteknikkdelen

INF1400. Tilstandsmaskin

Øving 7: Løsningsforslag (frivillig)

Datamaskiner og operativsystemer =>Datamaskinorganisering og arkitektur

F = a bc + abc + ab c + a b c

Løsningsforslag til 1. del av Del - EKSAMEN

Løsningsforslag til 1. del av Del - EKSAMEN

! Dekoder: En av 2 n output linjer er høy, avhengig av verdien på n inputlinjer. ! Positive tall: Som før

TFE4101 Krets- og Digitalteknikk Høst 2016

UNIVERSITETET I OSLO

Oppgave 1 (Flanke- og nivåstyrte vipper)

Dagems temaer. kapittel 4 i Computer Organisation and Architecture. av CPU: von Neuman-modellen. Transfer Language (RTL) om hurtigminne (RAM)

Låsekretser (latch er) SR latch bygget med NOR S R latch bygget med NAND D latch. Master-slave D flip-flop JK flip-flop T flip-flop

INF1400 Kap4rest Kombinatorisk Logikk

Dagems temaer INF ! Fra kapittel 4 i Computer Organisation and Architecture. ! Kort om hurtigminne (RAM)

MIK 200 Anvendt signalbehandling, Lab. 5, brytere, lysdioder og logikk.

Forelesning 5. Diverse komponenter/større system

MAX MIN RESET. 7 Data Inn Data Ut. Load

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

SIE 4005, 8/10 (3. Forelesn.)

INF1400. Karnaughdiagram

hvor mye hurtigminne (RAM) CPU en kan nyttiggjøre seg av. mens bit ene betraktet under ett kalles vanligvis et ord.

INF1400. Digital teknologi. Joakim Myrvoll 2014

Generell informasjon

VLSI (Very-Large-Scale-Integrated- Circuits) it Mer enn porter på samme. LSI (Large-Scale-Integrated-Circuits)

Synkron logikk. Sekvensiell logikk; to typer:

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

UNIVERSITETET I OSLO

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

5 E, B (16) , 1011 (2) Danner grupper a' fire bit , (2) Danner grupper a' tre bit 1 3 6, 5 4 (8)

1. del av Del - EKSAMEN

Digitalstyring sammendrag

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Fredag 25. mai Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

Maskinvaredelen av INF 103: oversikt og innhold (1)

, ~', -~ lalle trykte og skrevne hjelpemidler. I Kalkulator som ikke kan kommunisere med andre.

EKSAMEN (Del 1, høsten 2015)

INF1400 Kap 0 Digitalteknikk

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK, LF DIGITALTEKNIKKDELEN AV EKSAMEN (VERSJON 1)

! Sentrale begreper er adresserbarhet og adresserom. ! Adresserbarhet: Antall bit som prosessoren kan tak samtidig i én operasjon

Løsningsforslag til eksamen i INF2270

I dag. Minne typar Minne mot bussar (fysisk grensesnitt generelt) Meir buss

Oppsummering digital-teknikk, teknikk, INF2270

- - I Aile trykte og skrevne. samt kalkulator

Fys 3270/4270 høsten Laboppgave 2: Grunnleggende VHDL programmering. Styring av testkortets IO enheter.

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Bussar. Tilgong til buss (Three state buffer) Synkron / Asynkron Serielle bussar Parallelle bussar Arbitrering: Kven kontrollerar bussen

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Lørdag 5. juni Tid kl. 09:00 13:00. Digital sensorveiledning

Digital logic level: Oppsummering

SIE 4005, 9/10 (4. Forelesn.)

EKSAMEN (Del 1, høsten 2014)

VHDL En kjapp introduksjon VHDL. Oversikt. VHDL versus C(++)/Java

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Eksamen INF2270 våren 2018

Lab. D2 Datateknikk TELE1004-A 13H HiST-AFT-EDT

INF3430/4431. Kretsteknologier Max. kap. 3

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Høgskoleni østfold EKSAMEN. Dato: Eksamenstid: kl til kl. 1200

Teoretisk minnemodell Flyktig minne - SRAM -DRAM Ikke-flyktig minne -ROM -EPROM - EEPROM Flash

Notater: INF2270. Veronika Heimsbakk 10. juni 2014

TELE2010A Digital Systemkonstruksjon

Mer om likninger og ulikheter

Transkript:

Dagens tema Dagens tema hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture Sekvensiell logikk Flip-flop er Tellere og registre Design av sekvensielle kretser (Tilstandsdiagram) 1/19

Sekvensiell logikk Hvis output fra en krets kun er avhengig av nåværende input, kalles den kombinatorisk Hvis output fra en krets er avhengig av nåværende og tidligere input, kalles kretsen sekvensiell. Den må da inneholde minne eller hukommelse Alle datamaskiner inneholder en blanding av kombinatorisk logikk og hukommelse. Hukommelse finnes i mange varianter avhengig av hva de skal brukes til: I RAM brukes spesialisert teknologi basert på lagring av elektriske ladinger (kondensatorer) Inne i CPU en brukes hukommelse basert på logiske porter. En mengde andre typer som Hard-disk, DVD, CD, FPGA, Flash, (E)PROM etc. (Kommer tilbake til disse senere i kurset) 2/19

Sekvensiell logikk I synkrone sekvensielle kretser skjer endringen(e) i output samtidig med endringen i et såkalt klokkesignal, eller når klokkesignalet enten er 0 eller 1 I asynkrone sekvensielle kretser skjer endringene i output med en gang uten noe klokkesignal. Asynkrone kretser er som oftest raskere, men benyttes sjelden fordi de er mye vanskeligere å designe og teste Klokkefrekvensen f = 1/klokkeperioden Høyere frekvens betyr kortere tid mellom hver gang en endring kan skje Pentium 4 kjører på over 3 GHz Eksperimentelle transistorer kan skifte mellom 0 og 1 med en frekvens på 507 GHz! Tid 3/19

Flip-Flop Flop Et 1-bits hukommelseselement som kan lagre ett bit kalles en flip-flop En ny verdi kan bare leses inn og lagres når klokkesignalet går fra 0 1 (eller 1 0, avhengig av konstruksjonen) En flip-flop er har enten en eller to innganger (pluss klokkesignal) og en utgang Finnes flere ulike typer flip-flop er, og typen bestemmer hva som lagres gitt inngangssignalet/ene, og hva som er lagret fra før Som regel finnes det et ekstra output-signal som gir den inverterte verdien av det andre output-signalet 4/19

Karakteristisk tabell og karakteristisk ligning Virkemåten til en flip-flop beskrives ved karakteristisk tabell En karakteristisk tabell er en sannhetsverditabell hvor tidsaspektet er representert Output er bit som lagres etter at klokkesignalet har endret verdi 0 1 (neste tilstand) Input er både utvendige signaler inn til flip-flop en, og bit-verdien som er lagret før klokkesignalet endrer verdi 0 1 (nåværende tilstand) Hvis virkemåten beskrives med et boolsk uttrykk eller en likning, kalles denne for en karakteristisk likning. Hvis vi ønsker å vite hvilke input vi må ha får å få en bestemt neste tilstand når vi kjenner nåværende tilstand, brukes en eksitasjonstabell 5/19

D flip-flop flop Symbol: Karakteristisk likning: Q(t+1) = D Karakteristisk tabell: Karakteristisk tabell: (alternativ form) Eksitasjonstabell: 0 6/19

JK Flip-flop Symbol: Karakteristisk likning: Q(t+1) = JQ (t) + K Q(t) Karakteristisk tabell: Karakteristisk tabell: (alternativ form) Eksitasjonstabell: 7/19

T flip-flop flop Symbol: Karakteristisk likning: Q(t+1) = TQ (t) + T Q(t) T flop-flop en er det samme som en JK flip-flop hvor inngangene er koblet sammen, dvs. J = K Karakteristisk tabell: Karakteristisk tabell: (alternativ form) Eksitasjonstabell: 8/19

Tellere Tellere er svært sentrale komponenter i alle digitale system Brukes i klokker, kontroll av programeksekvering, styring av andre komponenter, generering av bit-mønstre, osv. Designes ved hjelp av flip-flop er og ekstra porter Finnes i mange varianter: Binære/desimale Opp/ned Rippel(asynkrone)/Synkrone Med/uten parallel innlasting av startverdi Med/uten nullstilling 9/19

Rippelteller I en rippelteller trigges bare den første (=minst signifikante bit) flip-flop en av et klokkesignal (tellepulser); de andre trigges av output fra forrige flip-floper 10/19

Synkronteller I en synkronteller trigges alle flip-flop ene av samme klokkesignalet, og ikke bare den første som i en rippelteller Så lenge CountEnable = 1 vil A1 inverteres for hver klokkeperiode A 2 inverteres bare hvis A 1 = 1 A 3 inverteres bare hvis A 1 = 1 og A 2 = 1 11/19

Synkronteller med innlasting og parallell nullstilling Så lenge CountEnable=1, vil kresten telle. Tellingen stopper når CountEnable=0 Når Clear=1, vil alle flip-flop ene nullstilles Data lastes inn gjennom D0 til D3, mens utgangsverdiene er på Q0 til Q3 12/19

Registre Internt i en CPU trengs lagerceller som kan lagre bit, byte, halvord eller ord En en-bits lagercelle består som regel av en D-flipflop og ekstra logikk for å styre innlasting av data til lagercellen (se læreboka side 36). Implementasjonen varierer avhengig av tiltenkt bruk Eksempel: Write Enable bestemmer om ny verdi skal lastes inn. Ved å sette sammen 1-bits celler i parallell, får man et register. Hvis man i tillegg kan laste data over i nabocellen, kalles det et skiftregister 13/19

14/19

Shiftregister Ved en skiftoperasjon vil et bit falle ut enten ut av posisjon 0 (ved høyreskift), eller posisjon n ved venstreskift. Hvis man gjør rotasjon sender man, bit et fra posisjon 0 inn i posisjon n ved høyrerotasjon, og bit et fra posisjon n sendes inn i posisjon 0 ved venstrerotasjon. Ved å skifte bitmønsteret som representerer et binært tall en plass mot høyre, dividerer man med 2. Ved å skifte bitmønsteret som representerer et binært tall en plass mot venstre, multipliserer man med 2. 15/19

Design av sekvensielle kretser/system Trenger metoder for design av sekvensielle kretser. Tilstandsmaskin, sentrale begreper: Tilstand: Innholdet i alle lagerceller (flip-flop er, registre etc) på et bestemt tidspunkt Tilstandsdiagram: Grafisk fremstilling av tilstandene i et system og overgangene mellom dem Transisjon: Overgang fra en tilstand til en annen 16/19

Tilstandstabell Tilstandstabellen er en oversikt som gir samme informasjon som tilstandsdiagrammet, dvs. sammenhengen mellom nåværende tilstand, neste tilstand, input og output 17/19

Tilstandsmaskin Gir binærverdi til tilstandene: S0=00, S1=01 og S2=10 Trenger 2 flip-floper for å lagre tilstandsinformasjon Må bestemme boolske uttrykk for input til flip-flop ene (eksitasjonstabell) og for output. Kaller de 2 tilstandsbitene for hhv. A og B, input for y og output for F Reorganiserer tabellen på forrige side : 18/19

Tilstandsmaskin Velger å bruke D flip-floper (enklest) Må bestemme inngangene til slik at neste-tilstanden blir riktig, dvs hvilken kombinasjon av nåværende tilstand og input som gir en 1 i nestetilstand: DA = A B y + AB y DB = A B y + A By + AB y = Ay + By + A B y Output bestemmes tilsvarende: F = A By + A By = A B (eller bare F = B ved å bruke don t care -betingelser) 19/19