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A.S.E.21.1 ARCHITETTURA DEI SISTEMI ELETTRONICI LEZIONE N° 21 Sintesi di reti sequenziali sincrone Macchina di MEALYMacchina di MEALY Macchina di MOOREMacchina.

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1 A.S.E.21.1 ARCHITETTURA DEI SISTEMI ELETTRONICI LEZIONE N° 21 Sintesi di reti sequenziali sincrone Macchina di MEALYMacchina di MEALY Macchina di MOOREMacchina di MOORE Tabella delle transizioniTabella delle transizioni Numerazione degli statiNumerazione degli stati Sintesi delle reti combinatorieSintesi delle reti combinatorie EsempioEsempio

2 A.S.E.21.2 Richiami Reti sequenzialiReti sequenziali Concetto di memoriaConcetto di memoria Anelli di reazioneAnelli di reazione Flip-Flop DFlip-Flop D Registri SISO, SIPO, PISO, PIPORegistri SISO, SIPO, PISO, PIPO

3 A.S.E.21.3 Macchina di MEALY 1 Le uscite sono funzioni delle variabili di stato e degli ingressiLe uscite sono funzioni delle variabili di stato e degli ingressi R R X1X1 XnXn z1z1 s p1 s Pk s n1 s nk a1a1 anan a n+1 a n+k z1z1 zmzm z m+1 z m+k zmzm Memoria

4 A.S.E.21.4 Macchina di MOORE 1 Le variabili duscita, in un determinato istante, sono funzione del sole variabili di statoLe variabili duscita, in un determinato istante, sono funzione del sole variabili di stato R CN 1 X1X1 XnXn z1z1 zWzW s1s1 sksk sksk s1s1 a1a1 anan a n+1 a n+k z1z1 zmzm z m+1 zkzk CN 2 Memoria

5 A.S.E.21.5 Instabilità Segnale di CLOCKSegnale di CLOCK La memoria cambia le proprie usciti in corrispondenza del fronte di discesa (salita) del CLOCKLa memoria cambia le proprie usciti in corrispondenza del fronte di discesa (salita) del CLOCK T V

6 A.S.E.21.6 Macchina di MEALY 2 Le uscite sono funzioni delle variabili di stato e degli ingressiLe uscite sono funzioni delle variabili di stato e degli ingressi R R X1X1 XnXn z1z1 s p1 s Pk s n1 s nk a1a1 anan a n+1 a n+k z1z1 zmzm z m+1 z m+k zmzm Ck

7 A.S.E.21.7 Macchina di MOORE 2 Le variabili duscita, in un determinato istante, sono funzione del sole variabili di statoLe variabili duscita, in un determinato istante, sono funzione del sole variabili di stato R CN 1 X1X1 XnXn z1z1 zWzW s1s1 sksk sksk s1s1 a1a1 anan a n+1 a n+k z1z1 zmzm z m+1 zkzk CN 2 Ck

8 A.S.E.21.8 Rete sequenziale sincronizzata Per il corretto funzionamento è necessario che siano rispettati i tempi T setup e T hold del registro R R X1X1 XnXn z1z1 s p1 s Pk s n1 s nk a1a1 anan a n+1 a n+k z1z1 zmzm z m+1 z m+k zmzm Ck

9 A.S.E.21.9 Temporizzazione Condizioni sugli ingressiCondizioni sugli ingressi Ck X SpSp SnSn Z t Tp Th Tp Th TsTxTcs Tcz

10 A.S.E Glossario Th= T hold (tempo di mantenimento dopo il campionamento)Th= T hold (tempo di mantenimento dopo il campionamento) Ts=T setup (tempo di stabilizzazione prima del campionamento)Ts=T setup (tempo di stabilizzazione prima del campionamento) Tp=T propagation (tempo di propagazione del dato nel Flip –Flop D)Tp=T propagation (tempo di propagazione del dato nel Flip –Flop D) Tx=T input (tempo durante il quale gli ingressi possono variare)Tx=T input (tempo durante il quale gli ingressi possono variare) Tcs=T calc-s (Tempo di calcolo delle variabili di stato)Tcs=T calc-s (Tempo di calcolo delle variabili di stato) Tcz=T calc-z (Tempo di calcolo delle variabili duscita)Tcz=T calc-z (Tempo di calcolo delle variabili duscita)

11 A.S.E Osservazioni In questa macchina il tempo di calcolo delle variabili di stato limita pesantemente lintervallo di tempo durante il quale gli ingressi possono essere instabiliIn questa macchina il tempo di calcolo delle variabili di stato limita pesantemente lintervallo di tempo durante il quale gli ingressi possono essere instabili Per garantire la sincronizzazione degli ingressi si può mettere una barriera di F-F D (un Registro) subito dopo i terminali dingressoPer garantire la sincronizzazione degli ingressi si può mettere una barriera di F-F D (un Registro) subito dopo i terminali dingresso

12 A.S.E Macchina di Mealy Le uscite sono funzioni delle variabili di stato e degli ingressiLe uscite sono funzioni delle variabili di stato e degli ingressi R R X1X1 XnXn z1z1 s p1 s Pk s n1 s nk a1a1 anan a n+1 a n+k z1z1 zmzm z m+1 z m+k zmzm Ck

13 A.S.E Problema dellinstabilità Presenza di anelli multipliPresenza di anelli multipli A causa dei ritardi sulle porte le uscite oscillano A causa dei ritardi sulle porte le uscite oscillano R S 0101 Q CkA 1010 Q J* K*

14 A.S.E Osservazioni Le uscite sono asincroneLe uscite sono asincrone È pericoloso usare più reti fra loro connesseÈ pericoloso usare più reti fra loro connesse si può ottenere una macchina asincrona nascostasi può ottenere una macchina asincrona nascosta

15 A.S.E Macchina di MOORE Le variabili duscita, in un determinato istante, sono funzione del sole variabili di statoLe variabili duscita, in un determinato istante, sono funzione del sole variabili di stato R CN 1 X1X1 XnXn z1z1 zWzW s1s1 sksk sksk s1s1 a1a1 anan a n+1 a n+k z1z1 zmzm z m+1 zkzk CN 2 Ck

16 A.S.E Osservazioni Le uscite sono sincroneLe uscite sono sincrone È possibile usare più reti fra loro connesse senza il pericolo di creare anelli di reazione che possono dare luogo a reti sequenziali asincroneÈ possibile usare più reti fra loro connesse senza il pericolo di creare anelli di reazione che possono dare luogo a reti sequenziali asincrone Le condizioni da rispettare sui vari tempi di assestamento risultano meno stringentiLe condizioni da rispettare sui vari tempi di assestamento risultano meno stringenti Le uscite vengono presentate in ritardo rispetto alla macchina di Mealy (tempo dattese per la sincronizzazione)Le uscite vengono presentate in ritardo rispetto alla macchina di Mealy (tempo dattese per la sincronizzazione)

17 A.S.E Macchina di Mealy Ritardata Le uscite sono funzioni delle variabili di stato e degli ingressi, ma risultano sincronizzateLe uscite sono funzioni delle variabili di stato e degli ingressi, ma risultano sincronizzate R R X1X1 XnXn z1z1 s p1 s Pk s n1 s nk a1a1 anan a n+1 a n+k z1z1 zmzm z m+1 z m+k zmzm Ck

18 A.S.E Osservazioni Le uscite sono sincroneLe uscite sono sincrone È possibile usare più reti fra loro connesse senza il pericolo di creare anelli di reazione che possono dare luogo a reti sequenziali asincroneÈ possibile usare più reti fra loro connesse senza il pericolo di creare anelli di reazione che possono dare luogo a reti sequenziali asincrone Le condizioni da rispettare sui vari tempi di assestamento risultano meno stringentiLe condizioni da rispettare sui vari tempi di assestamento risultano meno stringenti La macchina di Mealy ritardata è una macchina di Moore in senso strettoLa macchina di Mealy ritardata è una macchina di Moore in senso stretto Può richiedere meno stati interni della macchina di MoorePuò richiedere meno stati interni della macchina di Moore

19 A.S.E Tabella delle transizioni Si riportanoSi riportano –Valore degli ingressi –Variabili di stato di partenza (Stato presente) –Variabili di stato di arrivo(Nuovo stato) X1X1X1X1… XnXnXnXn Sp 1 … Sp n Sn 1 …. Sn n R R X1X1 XnXn z1z1 s p1 s Pk s n1 s nk a1a1 anan a n+1 a n+k z1z1 zmzm z m+1 z m+k zmzm Ck

20 A.S.E Flip - Flop J – K Tabella di VeritàSchema logicoTabella di VeritàSchema logico Q Q CkJKQ 0XXQ 1XXQ XXQ 00Q Q J Q Ck Q K

21 A.S.E Diagramma di flusso 0 Wa 0,0 Y Y J, K 0,1 Q 1 Wb 0,0 Y Y 1,0 CkJKQ 0XXQ 1XXQ XXQ 00Q Q

22 A.S.E Tabella delle transizioni JKWpWn Wa 0,0 Y Y J, K 0,1 Q 1 Wb 0,0 Y Y 1,0

23 A.S.E Individuazioni delle equazioni Costruzione delle Mappe di KarnaughCostruzione delle Mappe di Karnaugh 0,00,11,11, J,K Wp WnJKWpWnQ

24 A.S.E Schema D Q Ck Ck J Q K

25 A.S.E Flip - Flop T (TOGLE) Tabella di VeritàSchema logicoTabella di VeritàSchema logico CkTQ 0XQ 1XQ XQ 0Q 1 Q T Q Ck

26 A.S.E Diagramma di flusso 0 Wa 0 Y T Q 1 Wb 0 Y

27 A.S.E Tabella delle transizioni TWpWn Wa 0 Y T Q 1 Wb 0 Y

28 A.S.E Individuazioni delle equazioni Costruzione delle Mappe di KarnaughCostruzione delle Mappe di Karnaugh T Wp WnTWpWnQ

29 A.S.E Schema D Q Ck Ck T Q

30 A.S.E Riconoscitore di sequenza Y attiva per la sequenza 0101Y attiva per la sequenza 0101 Valido anche per sequenze interallaciateValido anche per sequenze interallaciate Riconoscitore di sequenzaRiconoscitore di sequenza

31 A.S.E Diagramma di flusso a00 01b 0 1 Y 1 0 Y c11 d10 Z,W Y Y Y

32 A.S.E Tabella delle transizioni XZpWpZnWn a00 01b Y 0 1 Y 1 0 Y c11 d10 Z,W

33 A.S.E Individuazioni delle equazioni XZpWpZnWnY X Zp,WpZn X Zp,WpWn X Zp,WpY

34 A.S.E Schema CLK D Q DQ DQ X Y Ck Z W ZpZp WpWp

35 A.S.E CONCLUSIONI Sintesi di reti sequenziali sincronizzate Macchina di MealyMacchina di Mealy Macchina di MooreMacchina di Moore Macchina di Mealy ritardataMacchina di Mealy ritardata EsempiEsempi –Flip – Flop J – K –Flip – Flop T


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