La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Calcolatori Elettronici Parte IV Registri Progetto di Macchine Sincrone Contatori Registri a scorrimento.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Calcolatori Elettronici Parte IV Registri Progetto di Macchine Sincrone Contatori Registri a scorrimento."— Transcript della presentazione:

1 Calcolatori Elettronici Parte IV Registri Progetto di Macchine Sincrone Contatori Registri a scorrimento

2 Registri Un registro atto a memorizzare un dato tipo T a cardinalità k è una MS avente: k stati di uscita (u 1,u 2,…,u k ) ciascuno associato ad un valore da memorizzare t stati di ingresso (t>k), T suddiviso in due sottoinsiemi: X N, con X=(x 1,x 2,…,x k ) gli ingressi attivi per la memorizzazione; N=(n 1,n 2,…,n m ) ingressi neutri per mantenere luscita del registro, m 1 R T U T1T1 u1u1 T1T1 u1u1 T1T1 u1u1 ….. n j conserva lo stato u j =f(x j ) nel caso più generale

3 Ipotesi Sequenza di ingresso di natura impulsiva Basi corrispondenti agli ingressi neutri b 1 x 1 b 1 ….. b 2 x 2 b 2 … b 3 x 3 b 3 a Sincronizzazione esterna Registro a Sincronizzazione esterna autosincronizzato Registro autosincronizzato

4 Registro a S. E. R I s I=( l 1, l 2,…, l k ) s=(0,1) ukqk..q2q1qk..……………………… u3qk..q2q1q3..q3 u2qk..q2q1q2..q2 u1qk..q2q1..q1 uxkx2x1nkn2n1 s=0 s=1

5 Registro autosincronizzato X=(x 1,x 2,…,x k ) N=(n) Caso concreto: unica base e k ingressi Puramente impulsivi Gli istanti di caricamento sono determinati da uno degli impulsi ukqk..q2q1qk..……………… u3qk..q2q1q3 u2qk..q2q1q2 u1qk..q2q1 uxkx2x1n

6 Tempificazione dei Registri Registri latch Catturano lingresso per tutti il tempo in cui è presente una variabile impulsiva attiva È valido finchè effettivamente gli ingressi sono impulsivi Registri a derivazione del fronte Es. Accoppiamento capacitivo.. Per ottenere impulsi sufficientemente brevi

7 Tempificazione dei Registri (2) Registri edge triggered La variazione delluscita avviene in corrispondenza di una variazione di livello di una variabile impulsiva reale Registri Master Slave

8 Modelli reali di Macchine Sincrone (1) R è usato per memorizzare gli stati della macchina I impulsivi P uscite di posizionamento dello stato, impulsive e p=p(q,i) U a livelli o imp. ritardo di posizionamento del registro M C I u P Q R

9 Modelli reali di Macchine Sincrone (2) M C Iu P Q R Q0 Q1 Q2 … Qn Neutri Attivi Q0 Q1 Q2 … Qn Q0 Qx Qy … Qz Stabili| p. sincrona

10 Tempificazione (1) Occorre garantire che il ritardo nel posizionamento dei registri sia maggiore della durata degli impulsi, di modo che lo stato non cambi durante la fase di posizionamento, < q i p

11 Tempificazione (1) Occorre garantire che il ritardo nel posizionamento dei registri sia maggiore della durata degli impulsi, di modo che lo stato non cambi durante la fase di posizionamento, < q i p

12 Modello Sincronizzato dallesterno M C Iu P Q R s Non esistono Non esistono problemi tipici delle Macchine a livelli (alee multiple, statiche) In quanto luscita P risulta inattiva (in assenza di impulso s) per il caricamento del registro occorre garantire che la variazione dei livelli non sia Sincrona con il fronte attivo di s es.. Apparecchiatura di clock a due fasi

13 Modello Sincronizzato dallesterno: uscite imp. M C Iu P Q R s

14 Esercizio Si costruisca una rete nella quale entrano serialmente i bit di un codice decimale a partire dal bit meno significativo e dalla quale esca un segnale che individui se i quattro bit costituiscono o meno una delle 10 parole-codice previste. ? Parola vera Parola falsa 0110

15 Specifiche Si assegna ad un segnale a livelli x la rappresentazione del bit del codice, e ad un clock la tempificazione. In sincronia con il 4 bit, z = 1 indica la correttezza del codice. Macchina Sincrona a sincronizzazione esterna

16 Descrizione del Problema z = z =

17

18 Tabella Stato/trans e minim. stati

19 Paul&Unger S0= 0 S1= 1,2 S2= 3,5 S3= 4,6 S4= 7,8,9,11,12,13 S5= 10,

20 Macchina a S.R , /1 1/ ,1 0/1 1/0

21 Codifica degli Stati Codificando gli stati con (nellordine: y 3 y 2 y 1 ) S0 = 101 S1 = 010 S2 = 111 S3 = 011 S4 = 110 S5 = / / Tabella in codice

22 Progetto combinatorio per il posizionamento dei FF SRJKD SRJKD

23 Infatti, per RS e T … S0-S1 S0-S1S RS S T Fp

24 Infatti, per D e JK … S0S1 S0S1S aD S S0 S1 S0S1 S kj S A=1

25 Tornando al progetto … Scegliendo Flip Flop di tipo JK, bisognerà progettare 6 segnali di posizionamento: J 1 = J 1 ( y 3 y 2 y 1 x), K 1 = K 1 (y 3 y 2 y 1 x) J 2 = J 2 (y 3 y 2 y 1 x), K 2 = K 2 (y 3 y 2 y 1 x) J 3 = J 3 (y 3 y 2 y 1 x), K 3 = K 3 (y 3 y 2 y 1 x)

26 … ovvero per JK Posso costruire mappe di Karnaugh per i segnali di posizionamento del JK e per le uscite! JK JK

27 Per il primo FF JK ho: y1xy1x y3y2y3y y1xy1x y3y2y3y J 1 = 1K 1 = 1

28 Per il secondo FF JK ho: y1xy1x y3y2y3y y1xy1x y3y2y3y J2 ha diverse f.m. eq., Scelgo J 2 =y 3

29 Per il terzo FF JK ho: y1xy1x y3y2y3y y1xy1x y3y2y3y

30 Per le uscite …. Per quanto attiene le uscite, se si desidera unuscita impulsiva, si ha che z = c z (y 3 y 2 y 1 x) z si ottiene dalla seguente mappa y1xy1x y3y2y3y

31 Circuito

32 Contatori Macchine fondamentali Aritmetica Funzioni di controllo Diversi tipi di contatori Tempificazione Segnali di ingresso uscita

33 Contatore Astratto Generalizzato Macchina sincrona.. Anche se la tempificazione interna può essere asincrona Counter-mod-M u/d EN cp div rp I U r l

34 Esempio (1)

35 Esempio (2) rp div stato cp

36 Contatore Astratto Generalizzato Cp Conteggio u/d: up o down EN: enable generale al conteggio div Divisore Ho tutti 0 tranne un 1 tra i conteggi rp Ripple Asserito se ho carry oppure borrow Counter-mod-M u/d EN cp div rp I U r l

37 Contatore Astratto Generalizzato (2) U Uscita I Ingresso omogeneo con U L Load: se attivo inizializza ad I luscita U r Reset, se attivo produce lazzeramento di U P: preset, pone il valoe M-1 ad U u/d Counter-mod-M EN cp div rp I U r l

38 Sincroni e Asincroni Asincrono Macchina sequenziale avente come ingresso una variabile di conteggio, della quale conta solo i fronti di salita, di discesa oppure entrambi Almeno uno dei bistabili non riceve in ingresso il segnale di conteggio ed il suo eventuale cambiamento dis tato è determinato solo dalla sua funzione stato prossimo, che dipende dallo stato degli altri bistabili Sincrono Macchina di Moore Tutti i bistabili che costituiscono la memoria del contatore ricevono simultaneamente in ingresso il segnale di conteggio e tutti quelli che devono commutare commutano simultaneamente

39 Contatori Asincroni ( opp ) Un contatore asincrono mod-n che conti i soli fronti di salita o di discesa può essere realizzato con 2.n stati 01u

40 Contatori Asincroni ( ) Un contatore asincrono mod-n che conti i fronti di salita e di discesa può essere realizzato con n stati, se n è pari 01u

41 Contatori Asincroni ( opp ) Un contatore asincrono mod-n che conti i fronti di salita e di discesa può essere realizzato con 2.n stati, se n è dispari 01u Il ritorno allo stato iniziale È possibile solo se Lultimo stato è dispari

42 Ripple Counter 91 0 mod10 cp rp cp … il contatore del gas …. 3 cont. mod. 10 Mod 10 3 Contatore asincrono mod b k … non tutte le variazioni di stato dei flip flop sono sincrone con cp

43 Ripple counter mod 2 k JK con J=K=1 funziona come T, contatore mod-2 Il ripple viene generato quando raggiungo 1. Contatore Mod-2 3 Ripple counter Collegamento in cascata di macchine asincrone

44 Contatori sincroni Possono essere progettati con la teoria classica delle macchine sincrone pilotate da un impulso di sincronismo LSB: c.: , passa Da 0 a 1 quando la 1.c. È 1. MSB Passa Da 0 a 1 quando la 2.c. è 1.

45 Contatori sincroni Usando ff T sincroni come v. di stato, ho le funzioni di posizionamento: T 0 =1; T 1 = Q 0 ; T 2 = Q 0 Q 1 Generalizzando… T k =Q 0 Q 1 ….. Q k

46

47 Registri a Scorrimento In/out Ingresso e uscita seriale abilitazione allo shift Parallel In/Out Abilitato da in Parallel in out Parallel out

48 Shift logico e aritmetico logico aritmetico

49 Proprietà dei registri a scorrimento Right Shift Regis ter DIV 2 = *2 = 18 Left Shift Regis ter

50 Serializzazione e Rotate Rotate Left Rotate Right

51 Shift Circolari usati come contatori Shift register con 8 bit contatore modulo 8

52 Contatori Johnson Cont. Mod-16

53 Progetto di Sistemi AB go done

54 Parallelo, Serie, Retroazione M1 M2 parallelo M1M2 serie M1 M2 feedback

55 Esempio riconoscitore 8421 Contatore mod-4 (abcd) Un dispositivo che mi dice se sto a destra o sinistra del grafo a seconda degli ingressi 0 1 0, /1 1/ ,1 0/1 1/0 a b c d

56 Ovvero M counter Mod-4 z0 z1 x clock ab bc cd da Counter mod-4 a=(0); b=(1); c=(2,3); d=(4,5) A=(0,1,2,4); B=(3,5)

57 Ovvero … 0 1 0, /1 1/ ,1 0/1 1/0 a b c d A=(0,1,2,4); B=(3,5) 1a0a1b0b1c0c1d0d AA/0 B/0A/0 A/1 B----A/0B/0A/0A/1 a=00 B=01 c=10 d=11 A=0 B=1 Codifica:


Scaricare ppt "Calcolatori Elettronici Parte IV Registri Progetto di Macchine Sincrone Contatori Registri a scorrimento."

Presentazioni simili


Annunci Google