Forelesning 6. Sekvensiell logikk

Like dokumenter
INF1400. Sekvensiell logikk del 1

INF1400. Sekvensiell logikk del 1

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

IN1020. Sekvensiell Logikk

INF2270. Sekvensiell Logikk

Repetisjon digital-teknikk. teknikk,, INF2270

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

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

Forelesning 7. Tilstandsmaskin

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

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

INF1400. Tilstandsmaskin

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

Oppsummering digital-teknikk, teknikk, INF2270

INF1400. Tilstandsmaskin

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

Løsningsforslag INF1400 H04

UNIVERSITETET I OSLO

Kapittel 5 Tilstandsmaskin

LØSNINGSFORSLAG 2006

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

Oppgave 1 (Flanke- og nivåstyrte vipper)

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

Øving 7: Løsningsforslag (frivillig)

TFE4101 Krets- og Digitalteknikk Høst 2016

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

Forelesning 4. Binær adder m.m.

Forelesning 9. Registre, tellere og minne

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

UNIVERSITETET I OSLO

INF3340/4340. Synkrone design Tilstandsmaskiner

INF3340/4431. Tilstandsmaskiner

INF3340. Tilstandsmaskiner

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

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

INF1400. Kombinatorisk Logikk

INF1400 Kap4rest Kombinatorisk Logikk

Digitalstyring sammendrag

Notater: INF2270. Veronika Heimsbakk 10. juni 2014

INF1400. Digital teknologi. Joakim Myrvoll 2014

INF1400. Kombinatorisk Logikk

Synkron logikk. Sekvensiell logikk; to typer:

INF1400. Karnaughdiagram

Del 10: Sekvensielle kretser YNGVAR BERG

UNIVERSITETET I OSLO

ITPE2400/DATS2400: Datamaskinarkitektur

Forelesning 5. Diverse komponenter/større system

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

Datamaskiner og operativsystemer =>Datamaskinorganisering og arkitektur

KONVENSJONELLE latcher og vipper i CMOS blir gjennomgått.

UNIVERSITETET I OSLO.

EKSAMEN (Del 1, høsten 2015)

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO.

IN1020. Logiske porter om forenkling til ALU

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK

VEILEDNING TIL LABORATORIEØVELSE NR 4

4 kombinatorisk logikk, løsning

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

TELE2010A Digital Systemkonstruksjon

EKSAMEN. Informasjon om eksamen. Emnekode og -navn: ITD13012 Datateknikk. Dato og tid: timer. Fagansvarlig: Robert Roppestad

INF3400 Digital Mikroelektronikk Løsningsforslag DEL 11 Latcher og vipper

Monostabil multivibrator One shot genererer en enkelt puls med spesifisert varighet kretsen har en stabil tilstand

INF3400/4400 Digital Mikroelektronikk Løsningsforslag DEL 10 Våren 2007

Forelesning 8. CMOS teknologi

INF3400/4400 Digital Mikroelektronikk Løsningsforslag DEL 10

UNIVERSITETET I OSLO

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

Monostabil multivibrator One shot genererer en enkelt puls med spesifisert varighet kretsen har en stabil tilstand

Forelesning 3. Karnaughdiagram

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

PENSUM INF1400 H11. Joakim Myrvoll Johansen. Digital Design, M. Morris Mano, 4th edition

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

INF2270. Boolsk Algebra og kombinatorisk logikk

GRUNNLEGGENDE problematikk ved sekvensiering blir

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

INF 3430/4430. Viktige momenter i syntese og for valg av teknologi

Lab 6 Klokkegenerator, tellerkretser og digital-analog omformer

MAX MIN RESET. 7 Data Inn Data Ut. Load

INF3400 Digital Mikroelektronikk Løsningsforslag DEL 10

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

Hva gikk vi gjennom forrige uke? Omid Mirmotahari 3

DIGITALE kretser og systemer

EKSAMEN Emnekode: ITD13012

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

Eivind, ED0 Ingeniørfaglig yrkesutøvelse og arbeidsmetoder Individuell fremføring

Løsningsforslag til eksamen i INF2270

Gruppa består av studenter fra AU2: Espen Seljemo, Vidar Wensel, Torry Eriksen, Magnus Bendiksen

- - I Aile trykte og skrevne. samt kalkulator

INF3430/4430. Kombinatoriske og sekvensielle byggeblokker implementert i VHDL :57

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

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

KONTINUASJONSEKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK - LF

INF3430/4431. VHDL byggeblokker og testbenker forts.

RAPPORT LAB 3 TERNING

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Transkript:

Forelesning 6 Sekvensiell logikk

Hovedpunkter Låsekretser (latch er) SR latch bygget med NOR S R latch bygget med NAN latch Flip-Flops Master-slave flip-flop JK flip-flop T flip-flop 2

efinisjoner Kombinatorisk logikk Utgangsverdiene er entydig gitt av nåværende kombinasjon av inngangsverdier Sekvensiell logikk Inneholder hukommelse (låsekretser) Utgangsverdiene er gitt av nåværende kombinasjon av inngangsverdier, samt sekvensen (tidligere inngangs-/utgangsverdier) 3

Sekvensiell logikk Sekvensiell krets - generell oversikt 4

Eksempel - låsekrets Et eksempel basert på et vanlig behov innen digital design: Ønsker å ha en to-inputs krets med følgende egenskaper: ) Kretsen skal sette utgangen til hvis den får på inngang S. Når inngang S går tilbake til skal utgangen forbli på 2) Kretsen skal resette utgangen til hvis den får på inngang R. Når inngang R går tilbake til skal utgangen forbli på S R 5

Praktiske eksempler Logikk som behandler signaler fra fysiske sensorer: Varmefølende persondetektor IR-lys IR sensor / Reset S R Låse krets / 24V relé Alarm sirene Når IR-lyset varierer mottar logikken et ras av kortvarige er pulser (µsek). Logikken skal sette sirenen permanent på på første mottatte puls 6

Praktiske eksempler Laserbasert tyveridetektor Laser Lysbrudd Lys sensor / Reset S R Låse krets / 24V relé Alarm sirene Når laserlyset blir brutt mottar logikken en eller flere er pulser. Logikken skal sette sirenen permanent på første mottatte puls 7

Praktiske eksempler Touch-bryter S R Låse krets / 24V relé 24V apparat CMOS logikk har meget høy inngangsmotstand. Løse innganger reagerer derfor på statiske spenninger. Når man berører en løs inngang mottar inngangen et ras av spenningspulser i mellom ca..6 til +5.5V. ette kan brukes til å lage en touch-bryter. 8

Praktiske eksempler Kontaktprelling fra mekanisk bryter: Mekaniske brytere gir ikke rene logiske nivå ut i overgangsfasen. Slike signal må ofte renses ved bruk av låsekretser. Typisk spenningsforløp 9

SR Latch - funksjonell beskrivelse ) Kretsen skal sette til hvis den får på inngang S. Når inngang S går tilbake til skal forbli på 2) Kretsen skal resette til når den får på inngang R. Når inngang R går tilbake til skal forbli på 3) Tilstanden på både S og R brukes normalt ikke S SR S R R låst

SR Latch - funksjonell beskrivelse S R SR S R låst

SR Latch - funksjonell beskrivelse SR latch en sekvensiell krets S (set) R (reset) Spenning S R SR S R låst Tid 2

SR Latch laget ved NOR S Øvre NOR S Nedre NOR R R *Signalet er ikke invertert av for tilstand S=, R= 3

SR - analyse Tilstand S=, R=: En NOR port med fast inn på en av inngangene er ekvivalent med NOT S= R= SR S R Øvre NOR S Nedre NOR R Ser bort i fra tilstand S= og R= 4

SR - analyse Tilstand S=, R=: En NOR port med fast inn på en av inngangene er ekvivalent med NOT S= R= = SR S R låst Øvre NOR S Nedre NOR R To inverter i ring: stabil låsekrets. Utgangsverdien holdes låst 5

SR - analyse Tilstand S=, R=: En NOR port med fast inn på en av inngangene gir alltid ut S= R= = SR S R låst Øvre NOR S Nedre NOR R = 6

SR - analyse Tilstand S=, R=: En NOR port med fast inn på en av inngangene gir alltid ut S= R= = SR S R låst Øvre NOR S Nedre NOR R 7

SR - analyse Tilstand S=, R=: En NOR port med fast inn på en av inngangene gir alltid ut S= = R= = SR S R låst Øvre NOR S Nedre NOR R I denne tilstanden er utgang ikke den inverterte av. enne tilstanden brukes normalt ikke 8

S R Latch S R latch lik funksjon som SR latch, men reagerer på inn (negativ logikk). S (set) R (reset) Spenning S R S R låst Tid Tilstanden S =, R = brukes normalt ikke 9

S R Latch laget ved NAN Kretsen kan analyseres på samme måte som for SR latch S S R R S R uforandret 2

Synkron logikk I større digitale system har man behov for å synkronisere dataflyten. Til dette bruker vi et globalt klokkesignal. Alle store digitale systemer i dag er synkrone. Eksempel: Pentium4 Uten global synkronisering ville vi hatt totalt kaos 2

Latch ataflyten gjennom en latch kontrolleres av et klokkesignal latch: Clk ) Slipper gjennom et digitalt signal så lenge klokkeinngangen er (transparent) 2) I det øyeblikk klokkeinngangen går fra til låser utgangen seg på sin nåværende verdi. Forandringer på inngangen vil ikke påvirke utgangsverdien så lenge klokkesignalet er 22

Latch Clk = : kretsen slipper gjennom signalet Clk = : kretsen holder (låser) utgangssignalet Clk Clk Logisk verdi på i det øyeblikk Clk går i fra til bestemmer verdien som holdes på 23

Latch - implementasjon Implementasjon ved NAN porter Clk 24

Latch - analyse Analyserer virkemåten for 2 tilstander: Tilstand : Clk= NAN med fast på en inngang er ekvivalent med NOT Clk= = = S R 25

Latch - analyse Tilstand : Clk= S R = S R ette er en S R latch med inverterte innganger Tilstand S = R oppstår aldri, og kretsen er ekvilalent med en S R eller SR latch 26

Latch - analyse Tilstand : Clk= S R SR S R uforandret S og R vil alltid være forskjellige Fra sannhetstabellen ser vi at =S=, kretsen slipper signal rett gjennom (transparent) 27

Latch - analyse Analyserer virkemåten for siste tilstand: Tilstand 2: Clk= NAN med på en inngang gir alltid ut Clk= = NAN med på en inngang er ekvivalent med NOT. Får stabil låsekrets. Utgang holdes = 28

Flip-Flop er Flip-Flop er kommer i to varianter: Positiv flanketrigget Negativ flanketrigget På en positiv flanketrigget Flip-Flop kan utgangen kun skifte verdi i det øyeblikk klokkesignalet går fra til. Hakk, indikerer flanketrigget Clk På en negativ flanketrigget Flip-Flop kan utgangen kun skifte verdi i det øyeblikk klokkesignalet går fra til. Clk 29

Flip-Flop En latch er transparent for Clk= Clk Clk En positiv flanketrigget flip-flop sampler verdien på i det øyeblikk Clk går fra til (positiv flanke). enne verdien holdes fast på utgangen helt til neste positive flanke 3 Clk Clk

Karakteristisk tabell/ligning For flip-flop er kan man generelt beskrive neste utgangsverdi (t+) som funksjon av nåværende inngangsverdi(er), og nåværende utgangsverdi (t) Karakteristisk tabell for flip-flop Clk Clk (t+) Karakteristisk ligning for flip-flop (t+) = 3

Flip-Flop En positiv flanketrigget flip-flop kan lages av to latcher (Master-Slave) Master Slave Clk 2 Clk2 2 = Clk Clk Clk Under Clk= er første latch (master) transparent Under Clk= er siste latch (slave) transparent 32

33 Flip-Flop, kompakt versjon

Flip-Flop, praktisk eksempel En rippeladder vil i et kort tidsrom gi gal sum ut. Styring av signalflyt med flip-flops kamuflerer dette Clk A Clk B Clk 3 A Clk 3 2 B Clk A Clk 2 B Clk A Clk B FF FF FF FF FF FF FF FF C 4 Fulladder C 3 C 2 Fulladder Fulladder Halvadder C Clk Clk Clk Clk Clk FF FF FF FF FF C 4 S 3 S 2 S S 34 På positiv Clk flanke kommer nye data inn til adderen. I samme øyeblikk leses forrige (stabiliserte) sum ut.

Flip-Flop, praktisk eksempel Seriell adder Fulladder 35

JK Flip-Flop Kretsoppbygging Grafisk symbol 36

JK Flip-Flop 37 En JK flip-flop har følgende egenskaper J=, K=: Utgang låst J=, K=: Resetter utgang til J=, K=: Setter utgang til J=, K=: Inverterer utgang Utgangen kan kun forandre verdi på stigende klokkeflanke En JK flip-flop er den mest generelle flip-floppen vi har J K (t+) (t) (t) (t+) = J (t) + K (t)

T Flip-Flop Kretsoppbygging Grafisk symbol 38

T Flip-Flop En T flip-flop har følgende egenskaper T=, Utgang låst T=, Inverterer utgang Utgangen kan kun forandre verdi på stigende klokkeflanke et er lett å lage tellere av T flip-flop er T (t+) (t) (t) (t+) = T (t) 39

Oppsummering Låsekretser (latch er) SR latch bygget med NOR S R latch bygget med NAN latch Flip-Flops Master-Slave flip-flop JK flip-flop T flip-flop 4