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:

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

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

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

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

IN1020. Sekvensiell Logikk

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

Løsningsforslag INF1400 H04

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 6. Sekvensiell logikk

Forelesning 7. Tilstandsmaskin

INF3340/4340. Synkrone design Tilstandsmaskiner

Repetisjon digital-teknikk. teknikk,, INF2270

INF3340/4431. Tilstandsmaskiner

INF3340. Tilstandsmaskiner

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

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

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

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

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

INF1400. Tilstandsmaskin

Kapittel 5 Tilstandsmaskin

ITPE2400/DATS2400: Datamaskinarkitektur

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

Forelesning 9. Registre, tellere og minne

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

INF1400. Tilstandsmaskin

UNIVERSITETET I OSLO

INF1400 Kap4rest Kombinatorisk Logikk

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

LØSNINGSFORSLAG 2006

Tilstandsmaskiner (FSM) Kapittel 5

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

Oppsummering av digitalteknikkdelen

Forelesning 5. Diverse komponenter/større system

TFE4101 Krets- og Digitalteknikk Høst 2016

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)

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

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

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

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

Synkron logikk. Sekvensiell logikk; to typer:

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

Øving 7: Løsningsforslag (frivillig)

UNIVERSITETET I OSLO

Datamaskiner og operativsystemer =>Datamaskinorganisering og arkitektur

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN Emnekode: ITD13012

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

SIE 4005, 2/10 (2. Forelesn.)

MAX MIN RESET. 7 Data Inn Data Ut. Load

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

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

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

Løsningsforslag til regneøving 6. a) Bruk boolsk algebra til å forkorte følgende uttrykk [1] Fjerner 0 uttrykk, og får: [4]

TELE2010A Digital Systemkonstruksjon

Maskinvaredelen av INF 103: oversikt og innhold (1)

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

Løsningsforslag til 1. del av Del - EKSAMEN

Datakonvertering. analog til digital og digital til analog

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

Institiutt for informatikk og e-læring, NTNU Kontrollenheten Geir Ove Rosvold 4. januar 2016 Opphavsrett: Forfatter og Stiftelsen TISIP

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK

Oppsummering digital-teknikk, teknikk, INF2270

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

- - I Aile trykte og skrevne. samt kalkulator

INF1400 Kap 0 Digitalteknikk

Løsningsforslag til eksamen i INF2270

Forslag B til løsning på eksamen FYS august 2004

Den analoge verden blir digitalisert

Analog til digital omformer

EKSAMEN (Del 1, høsten 2015)

INF1400. Karnaughdiagram

Digitalstyring sammendrag

Datakonvertering. analog til digital og digital til analog

UNIVERSITETET I OSLO.

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

Generell informasjon

INF3430/4431. Kretsteknologier Max. kap. 3

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK

INF1400. Digital teknologi. Joakim Myrvoll 2014

Dagens temaer. Mer om cache-hukommelse (kapittel 6.5 i Computer Organisation and Architecture ) RAM ROM. Hukommelsesbusser

Hvorfor lære om maskinvare*?

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

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Forelesning 4. Binær adder m.m.

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Notater: INF2270. Veronika Heimsbakk 10. juni 2014

1. del av Del - EKSAMEN

Dagens temaer. Cache (repetisjon) Cache (repetisjon) Cache (repetisjon)

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

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

UNIVERSITETET I OSLO.

Transkript:

2 Dagens temaer Dagens 4 Sekvensiell temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and Architecture Design Flip-flop er av sekvensielle kretser Tellere Tilstandsdiagram og registre Sekvensiell Hvis output fra en krets kun er avhenghig av nåværende input, kalles den kombinatorisk Hvis output fra en krets er avhengig av nåværende og tidligere input, kalles kretsen sekvesiell. Den må da inneholde minne eller hukommelse Alle datamaskiner inneholder en blanding av kombinatorisk 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 DVD, CD, FPGA, Flash, (E)PROM etc. (ommer tilbake til disse senere i kurset) Sekvensiell I synkrone sekvensielle kretser skjer endringen(e) i output samtidig med endringen i et klokkesignal, eller når klokkesignalet enten er 0 eller 3 I asynkrone sekvensielle kretser skjer endringene i output med en gang uten noe klokkesignal. Asynkrone kretser er raskere, men benyttes sjelden fordi de er mye vanskligere å designe og teste lokkefrekvensen f = /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 med en frekvens på 507 GHz! 0 lokkeperiode Stigende flanke Fallende flanke Flip-flop er Et -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 (eller 0, avhengig av konstruksjonen) En flip-flop er har enten en eller to innganger (pluss klokkesignal) og en utgang Finnes 4 ulike typer, og typen bestemmer hva som lagres gitt inngangssignalet eller -signalene, 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 Trigger 0 Trigger 0 Input (t) (t) Input (t) (t)

6 5 og -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 (neste tilstand) Input både utvendige signaler inn til flip-flop en, og bit-verdien som er lagret før klokkesignalet endrer verdi 0 (nåværende tilstand) Hvis virkemåten beskrives med en likning, kalles denne for en karakteristisk likning. Hvis vi ønsker å vite hvilke input vi må ha får å få en bestemt nestetilstand når vi kjenner nåværende tilstand, brukes en eksitasjonstabell D flip-flop D (t) (t) arakteristisk likning: (t+)=d D (t) (t+) 0 0 D (t+) 0 0 (t) (t+) D 0 flip-flop 7 (t) arakteristisk likning (t+) = (t) + (t) (t) (t) (t+) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 (t+) 0 0 (t) 0 0 '(t) (t) (t+) X 0 X 0 X X 0 SR flip-flop S (t) 8 R (t) arakteristisk ligning (t+) = S + R (t) SR=0 (t) S R (t+) 0 0 0 0 0 0 Ubestemt 0 0 0 Ubestemt S R (t+) 0 0 (t) 0 0? (t) (t+) S R X 0 0 0 0 X 0

0 T flip-flop 9 T arakteristisk likning: (t+) = T (t) + T (t) T-flipflop er det samme som en -flipflop hvor inngangene er koblet sammen, dvs = (t) T (t+) 0 0 T (t+) 0 (t) ('(t) (t) (t+) T 0 0 Design av sekvensielle kretser Trenger metoder for design av sekvensielle kretser. 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 Input som gir transisjon (fra S til S0) / /0 S 0/ 0/0 Tilstandsnavn Output i nåværende tilstand (S) S0 0/0 S2 /0 Tilstandstabellen gis samme informasjon som tilstandsdiagrammet, dvs sammenhengen mellom nåværende tilstand, neste tilstand, input og output Nåværende tilstand Neste tilstand Output (nå) Input=0 Input= Input=0 Input= S0 S2 S 0 0 S S S0 S2 S S2 0 0 Gir binærverdi til tilstandene: S0=00, S=0 og S2=0 Trenger 2 flip-floper for å lagre tilstandsinformasjon Må bestemme ligningene for input til flip-flop ene og for output. aller de 2 tilstandsbitene for hhv A og B, input for y og output for F Reorganiserer tabellen på forrige side : Nåværende tilstand Input 2 Neste tilstand Output (nå) A B y A B F 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X X X X X X Udefinert tilstand; skal aldri befinne seg der an brukes til å forenkle

4 3 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 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 D D Tellere Tellere er svært sentrale komponenter i alle digitale kretser 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 Rippelteller I en rippelteller har trigges bare den første (=minst signifikante bit) flipflopen av et klokkesignal (tellepulser); de andre trigges av output fra forrige flip-floper Til neste steg 5 A (tellepulser) A 2 A 3 A3 A2 A Operasjon Forklaring Inverter A 0 0 Inverter A A går fra til 0 og inverterer A2 0 0 Inverter A 0 Inverter A A går fra til 0 og inverterer A2 A2 går fra til 0 og inverterer A3 0 0 Inverter A Inverter A A går fra til 0 og inverterer A2 0 Inverter A Inverter A A går fra til 0 og inverterer A2 A2 går fra til 0 og inverterer A3 A3 går fra til 0 Synkronteller I en synkronteller trigges alle flip-flop ene av samme klokkesignalet, og ikke bare den første som i en rippelteller CountEnable 6 A lenge CountEnable=, vil A inverteres for hver klokkepuls. 2 inverteres bare hvis A = 3 inverteres bare hvis A = og A 2 = A 2 A 3 Til neste steg Så A A

7 Synkronteller med innlastning og parallell nullstilling lenge CountEnable=, vil kresten telle. Tellingen stopper når CountEnable= Clear=, vil alle flip-flop ene nullstilles lastes inn gjennom D0 til D3, mens utgangsverdiene er på 0 til 3 Så Når 8 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 for å styre innlasting av data til lagercellen (se læreboka side 36). Implementasjonen varierer avhengig av tiltenkt bruk Eksempel: In -bit Out bestemmer om ny verdi skal lastes inn. Ved å sette sammen -bits celler i parallell, får man et register. Hvis man i tillegg kan laste data over i nabocellen, kalles det et skiftregister Out In In 9 bit Out Shift Enable Shift Left In ontroll bit Out Write Enable Shift Enable Shift Left Funksjon 0 X X Ingen endring 0 X Out:= In 0 opier mot høyre opier mot venstre Shift Enable Shift Left ontroll In[3] In[2] In[] In[0] 20 In[3] Out[3] Out[3] Out[2] Out[] Out[0] Out[0] In[0] 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.