TFE4101 Krets- og Digitalteknikk Høst 2016

Like dokumenter
Øving 7: Løsningsforslag (frivillig)

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

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

Oppgave 1 (Flanke- og nivåstyrte vipper)

TFE4101 Krets- og Digitalteknikk Høst 2016

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK

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

Repetisjon digital-teknikk. teknikk,, INF2270

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

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

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

IN1020. Sekvensiell Logikk

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

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

INF2270. Boolsk Algebra og kombinatorisk logikk

Datamaskiner og operativsystemer =>Datamaskinorganisering og arkitektur

IN1020. Logiske porter om forenkling til ALU

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

INF1400. Kombinatorisk Logikk

UNIVERSITETET I OSLO

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

UNIVERSITETET I OSLO

KONTINUASJONSEKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK - LF

UNIVERSITETET I OSLO

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

4 kombinatorisk logikk, løsning

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

ITPE2400/DATS2400: Datamaskinarkitektur

LØSNINGSFORSLAG 2006

Forelesning 6. Sekvensiell logikk

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

INF1400. Karnaughdiagram

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

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

EKSAMEN Emnekode: ITD13012

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

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

INF2270. Sekvensiell Logikk

INF1400. Kombinatorisk Logikk

Forelesning 4. Binær adder m.m.

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

HiST-AFT-EDT Digitalteknikk EDT001T-A 11H

Forelesning 3. Karnaughdiagram

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:

EKSAMEN (Del 1, høsten 2014)

INF1400. Digital teknologi. Joakim Myrvoll 2014

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

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

Rapport. Lab 1. Absoluttverdikrets - portkretser

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

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Datateknikk TELE1004-A 13H HiST-AFT-EDT. Oppgåve 1. Delemne digitalteknikk og datakommunikasjon Øving 2; løysing

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

NY EKSAMEN Emnekode: ITD13012

Hva gikk vi gjennom forrige uke? Omid Mirmotahari 3

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Løsningsforslag INF1400 H04

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

RAPPORT LAB 3 TERNING

Digitalstyring sammendrag

V.17. Sven Åge Eriksen. Referanse:

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

Løsningsforslag til 1. del av Del - EKSAMEN

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Mandag 4. august Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

Ferdighetsmål: Kunne forenkle boolske uttrykk Kunne implementere flerinputs-porter med bare 2-inputs porter

INF1400. Tilstandsmaskin

EKSAMEN (Del 1, høsten 2015)

INF1400. Tilstandsmaskin

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

Emnenavn: Datateknikk. Eksamenstid: 3 timer. Faglærer: Robert Roppestad. består av 5 sider inklusiv denne forsiden, samt 1 vedleggside.

kl 12:00 - mandag 31. mars 2008 Odde: uke 11 (12. mars 2008) Utlevert: fredag 7. mars 2008 Like: uke 13 (26. mars 2008) Regneøving 4

Forelesning 2. Boolsk algebra og logiske porter

Høgskoleni østfold EKSAMEN. Emnekode: Emne: ITD13012 Datateknikk (deleksamen 1, høstsemesteret) Dato: Eksamenstid: kl til kl.

Løsningsforslag til EKSAMEN

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Onsdag 15. august Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

Løsningsforslag til 1. del av Del - EKSAMEN

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK Fredag 21. mai 2004 Tid. Kl

INF1400 Kap 02 Boolsk Algebra og Logiske Porter

Digital representasjon

Forelesning 7. Tilstandsmaskin

Rapport Lab 2. Absoluttverdikrets

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Mandag 14. august Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Onsdag 15. august Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

VEILEDNING TIL LABORATORIEØVELSE NR 4

Kapittel 5 Tilstandsmaskin

1. del av Del - EKSAMEN

Oppsummering digital-teknikk, teknikk, INF2270

Notater: INF2270. Veronika Heimsbakk 10. juni 2014

UNIVERSITETET I OSLO.

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK Fredag 6. aug 2004 Tid. Kl

Transkript:

Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for elektronikk og telekomunikasjon TFE40 Krets- og Digitalteknikk Høst 206 Løsningsforslag Øving 6 Teknologi-mapping a) Siden funksjonen T er på SOP-form, kan vi lage kretsen basert på NOR-porter hvis vi tar utgangspunkt i den inverterte til T. Siste nivå i funksjonen T kan da realiseres som en 3-inngangs NOR-port (som kan splittes opp i to 2-inngangs porter): T = BD + ĀB C + ĀCD Deretter fortsetter vi å jobbe med underliggende nivåer som er produkter av inngangsvariabler. Ved å bruke DeMorgans teorem kan disse realiseres som NORporter. Legg merke til at to siste leddene er faktorisert i uttrykket nedenfor for lettere å kunne realisere funksjonen med 2-inngangs porter: T = BD + Ā(B C + CD) = B + D + (A + (B C + CD)) Dette utføres rekursivt med alle nivåer inntil vi får en krets realisert fullstendig med 2-inngangs NOR-porter (legg merke til at dobbeltinvertering ikke er nødvendig, men er tatt med her for å vise overgangen mellom f.eks. BD og B + D, som er identiske uttrykk): T = B + D + (A + (B C + CD)) = B + D + A + B + C + C + D Figur : Realisering av funksjonen T med NOR porter Realiseringen av T er vist i Figur. Legg merke til hvordan NOR-porter er brukt som invertere. Et alternativ er å forbinde begge inngangene til samme signal for invertering, da ville vi ha spart det eksplisitte «0»-signalet. Kommentar: I denne figuren ble europeiske IEC-symboler brukt. 7. oktober 206 Side av 7

b) Vi har benyttet ti NOR-porter. Hver av disse krever fire transistorer. Løsningens kostnad er følgelig 40 transistorer. c) Kritisk sti gjennom kretsen er markert med tykk strek i Figur. Denne går gjennom seks NOR-kretser. Hver av disse har en portforsinkelse på,4 ns. Total forsinkelsen er følgelig 8,4 ns. 2 Design og analyse av kombinatoriske kretser a) Utvikling av logisk funksjon Hver linje i spesifikasjonen gir et produktledd som deretter må summeres sammen. Dette gir oss: Lys = A BC + AB + B C Denne kan vi forenkle ved manipulasjon. Vi starter med å utvide de to siste leddene slik at vi får funksjonen på kanonisk form: Lys = A BC + AB C + ABC + ĀB C + AB C Andre og fjerde ledd er like, så en av disse kan vi fjerne. Lys = A BC + ABC + ĀB C + AB C Nå kan vi trekke ut AC fra de to første leddene og B C fra de to siste: Lys = AC( B + B) + (Ā + A)B C Parentesene kan nå fjernes og vi står igjen med: Lys = AC + B C Dette er funksjonen til en multiplekser (selector) med C som valgsignal (se figur 5.3 i Gajski). b) Adderer I en CLA-adderer benyttes ekstra porter til å forhåndsberegne menteforplantningen. Den har derfor høyere kompleksitet enn en ripple-carry adderer. Den er imidlertid vesentlig raskere. c) Dekoder I en 2-4 dekoder er utgang C0 høy når inngangene tar verdien 00 og lav ellers. Tilsvarende er C høy når inngangene tar verdien 0 og lav ellers, osv. For en komplett løsning må vi sette opp sannhetstabell for hver enkelt funksjon i hver enkelt krets, og se hvilken krets som tilsvarer en 2-4 dekoder. For løsning b ser vi imidlertid at C3 ikke er høy når inngangene tar verdien, følgelig kan dette ikke være en 2-4 dekoder. Av de to gjenstående er det bare realiseringen av C som er forskjellig. Denne skal være høy når A=0 og A0=. Dette er tilfelle for b3 men ikke for b2. 7. oktober 206 Side 2 av 7

d) PLA PLA-realisering av følgende likninger: U = Q Q0 + Q 0 I + Q Q0 I 0 + Q Q0 I U 0 = Q Q0 Ī + Q Q 0 I + Q Q0 I 0 + Q Q0 Ī Ī 0 Vi lager Karnaughdiagram for de to likningene. Ettersom målet er å benytte færrest mulig OG- termer, må vi her vurdere hvilken forenkling som gir dette. Vanligvis grupperer vi -mintermer (enere i diagrammet), men siden vi har tilgjengelig invertering på utgangen, så kan vi også gruppere 0-mintermer (nullere i diagrammet). Invertering av en utgangsfunksjon oppnås ved å koble den andre inngangen på tilhørende XOR-port til (se sannhetstabell for XOR-port). U : I I 0 Q Q 0 00 0 0 00 0 0 0 3 2 0 0 4 5 7 6 0 0 2 3 5 4 0 8 9 0 Q 0 Ī Q Ī Ī 0 Her ser vi at implementering med 0-mintermer (makstermer) gir to OG-termer. Den alternative løsningen med -mintermer ville gitt tre OG-termer. Vi får altså: U 0 : U = (Q 0 Ī + Q Ī Ī 0 ) I I 0 Q Q 0 00 0 0 00 0 0 0 3 2 0 0 4 5 7 6 2 3 5 4 8 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q 0 Ī Ī 0 Q Q0 Ī 0 Q Q 0 I Her ser vi at implementering med -mintermer gir tre OG-termer. Den alternative løsningen med 0-mintermer (makstermer) ville gitt fire OG-termer. Vi får altså: U 0 = Q 0 Ī Ī 0 + Q Q0 Ī 0 + Q Q 0 I I Figur 2 er de ulike OG-termene merket av i den øvre venstre delen av figuren. ELLER-termene som inngår i den enkelte funksjon er avmerket i den øvre høyre delen av figuren. Legg også merke til at vi inverterer U men ikke U0 ved å koble henholdsvis en ener og en nuller inn på XOR- portene nederst til høyre i figuren. 7. oktober 206 Side 3 av 7

Figur 2: PLA med realisering av kombinatorikk e) Kombinatorisk kretsdesign på blokknivå Vi kan starte designprosessen med å dele oppgaven i mindre deloppgaver. Kretsen vår skal kunne Trekke fra inn ved hjelp av en 2s-komplement addisjonskrets. Legge til inn ved hjelp av en 2s-komplement addisjonskrets. Velge en av fire mulige svar ved hjelp av en multiplekser Det å trekke fra er det samme som å legge til -. Siden vi opererer med 2 bit brede 2s-komplement tall så svarer det til å legge til. Det vil altså si at vi enten skal legge til 0 (inn + ) eller legge til (inn ). Det er med andre ord bare det mest signifikante av de to bittene som er forskjellige i de to addisjonene. Samtidig har vi at styresignalet B=0 når vi skal legge til 0 og B= når vi skal legge til. Følgelig kan vi la B være verdien av det mest signifikante bittet som skal legges til, og koble det minst signifikante bittet direkte til. Videre kan vi la styresignalene A og B styre multiplekseren slik at den slippe signalet inn rett igjennom, slipper resultatet av addisjonen igjennom, eller slipper verdien 00 igjennom. Resultatet av addisjonen må vi rute inn på to av inngangene på multiplekseren siden det er to kombinasjoner av styresignalene som benytter seg av dette resultatet. Figur 3 viser en mulig kretsløsning på blokknivå. 7. oktober 206 Side 4 av 7

Figur 3: Kombinatorisk krets på blokknivå 3 Flanke- og nivåstyrte vipper a) Vi ser fra figuren at pulstog Q skifter fra høy til lav, og tilbake til høy, mens klokken er høy. Dette pulstoget tilhører derfor en D-latch. Pulstog Q 2 skifter nivå kun i tilknytning til den fallende klokke-flanken, og hører derfor til en D-vippe (flankestyrt). Plasseringen av invertereren gjør at slave-låsen leder når CLOCK er lav. Følgelig vil utgangen Q endre seg i det CLOCK skifter fra høy til lav, og vi får en vippe som er styrt av den fallende (eller negative) flanken. Figur 4: De skraverte områdene er tidsintervallet T oppsett -T holde b) T oppsett -T holde er et tidsintervall som omslutter den aktive flanken til klokken. Hvis man endrer inngangssignalet i dette tidsrommet har man ikke kontroll på hvordan det vil innvirke på utgangsverdien til kretsen. Dette er vist i Figur 4. c) Tabell : Vi ser at nestetilstanden til D-vippen er lik inngangsignalet til vippen. Tabell 2: Hvis inngangssignalet T er, vil vippen skifte tilstand ved neste aktive klokkeflanke (toggle-vippe). 7. oktober 206 Side 5 av 7

Q Q (next) D 0 0 0 0 0 0 Tabell : Eksitasjonstabell for D-vippe Q Q (next) T 0 0 0 0 0 0 Tabell 2: Eksitasjonstabell for T-vippe Tabell 3: Dersom vippen er i tilstanden 0, er det S som bestemmer om vippen skal settes til eller forbli 0. S kalles derfor set-inngangen. Dersom vippen er i tilstand, er det R som bestemmer om vippen skal resettes (settes til 0). R kalles derfor reset-inngangen til vippen. Merk at det ikke finnes noen rad i tabellen der både S og R er, siden dette er ulovlig for SR-vippen. Tabell 4 Dersom vippen er i tilstanden 0, er det J som bestemmer om vippen skal settes til eller forbli 0. J kalles derfor set-inngangen. Dersom vippen er i tilstand, er det K som bestemmer om vippen skal resettes (settes til 0). K kalles derfor reset-inngangen til vippen. Merk at dersom både J og K er, så vil vippen skifte tilstand ved neste aktive klokkeflanke (toggle). d) Ved tiden T er Q2=, Q=0 og Q0=. Skiftregisteret svarer til figur 7.4 i Gajski. Se Figur 5 for oppførsel. Q Q (next) S R 0 0 0 X 0 0 0 0 X 0 Tabell 3: Eksitasjonstabell for SR-vippe 7. oktober 206 Side 6 av 7

Q Q (next) J K 0 0 0 X 0 X 0 X X 0 Tabell 4: Eksitasjonstabell for JK-vippe Figur 5: Skiftregister med inngangsverdier 7. oktober 206 Side 7 av 7