Traformazioni fra Bistabili e Registri Reti Logiche A 2001-2002

Trasformazioni Spesso si hanno a disposizione bistabili di un dato tipo ma si ha la necessità di utilizzare bistabili di un tipo differente La capacità di memoria di tutti i bistabili è la stessa E’ possibile trasformare un bistabile sorgente in uno destinazione grazie ad una rete puramente combinatoria Siano: a, b, ...: gli ingressi del bistabile sorgente A,B, ...: gli ingressi del bistabile destinazione Il problema consiste nel determinare i segnali da applicare agli ingressi a, b, ... in modo da provocare sulle uscite Q e /Q del bistabile sorgente il comportamento del bistabile destinazione

Trasformazioni I segnali da applicare agli ingressi di un bistabile prendono il nome di eccitazioni Le eccitazioni a, b, ... dipendono dai segnali A, B, ... e dallo stato presente Q In pratica si tratta di sintetizzare le equazioni: a = a(A, B, ..., Q ) b = a(A, B, ..., Q ) A tale scopo è utile rappresentare il comportamento di un bistabile attraverso la tabella delle eccitazioni La tabella riporta, per ogni possibile coppia stato presente – stato prossimo, gli ingressi che provocano la transizione

Trasformazioni La tabella delle eccitazioni per un bistabile SC è la seguente Q Q’ S C 0 0 1 x 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 x 0 La tabella delle eccitazioni non aggiunge informazione alle rappresentazioni già viste del comportamento di un bistabile

Trasformazioni Si voglia realizzare un bistabile JKT a partire da un bistabile SCT Si dovrà realizzare un circuito la cui struttura è la seguente: S C T /Q Q c a b A B Rete K J E’ intuitivo che i segnali di sincronismo coincidono e quindi il segnale T del JKT può essere applicato direttamente allo SCT Si possono quindi considerare gli equivalenti asincroni SC e JK

Trasformazioni Si devono ricavare le funzioni: S = S(J, K, Q) C = C(J, K, Q) Per ogni possibile terna (Q,J,K) di segnali del bistabile JK: Si individua lo stato prossimo Q’ Si individua la coppia di eccitazioni S e C del bistabile SC che produce la transizione Q  Q’ Si riportano le eccitazioni S e C su una mappa di Karnaugh avente come variabili d’ingresso Q, J, K Si sintetizzano le funzioni descritte dalle mappe ottenute con tale procedimento

Trasformazioni Il comportamento del bistabile JK è descritto dalla mappa: Q’ 00 01 11 10 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 JK Q S, C 00 01 11 10 0 0x 0x 10 10 1 x0 01 01 x0 JK Q Q Q’ S C 0 0 0 x 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 x 0

Trasformazioni La mappa ottenuta porta alle funzioni: S = S(J, K, Q) = /QJ C = C(J, K, Q) = QK Il circuito di trasformazione cercato è quindi: SCT C S T /Q Q Q J T K /Q

Bistabili Master-Slave Le porte che costituiscon un bistabile introducono, nella realtà fisica, dei ritardi di propagazione dei segnali Tali ritardi possono compromettere il funzionamento corretto dei bistabili visti fino a questo punto Per questo motivo sono stati sviluppati i bistabili master-slave: Master Slave SCT C S T /Q Q SCT C S T /Q Q S Q T C /Q

Bistabili Master-Slave Particolarmente pratici nelle applicazioni sono i bistabili master-slave di tipo DT, detti anche Flip-Flop D (DFF) In figura è riportato il loro schema ed il simbolo comunemente adottato DT T D /Q Q Master Slave DFF D /Q Q

Registri Un registro è un elemento di memoria E’ composto da bistabili E’ in grado di memorizzare un insieme di bit L’informazione memorizzata in un registro prende il nome di parola Benché si possano utilizzare bistabili di diversi tipi per realizzare registri, quelli usati comunemente sono bistabili DT master-slave Caricamento Lettura

Registri I registri si distinguono sulla base dei seguenti aspetti: Modalità di caricamento dati Parallelo Seriale Modalità di lettura dati Operazioni sui dati: Scorrimento a destra Scorrimento a sinistra Scorrimento circolare

Registri Registro parallelo-parallelo a 4 bit D0 D1 D2 D3 D /Q Q D /Q Clock Q0 Q1 Q2 Q3

Registri Registro serie-serie a 4 bit (Shift Register) D /Q Q D /Q Q D Clock

Registri Registro serie-parallelo a 4 bit D /Q Q D /Q Q D /Q Q D /Q Q Clock Q0 Q1 Q2 Q3

Registri Registro parallelo-serie a 4 bit D0 D1 D2 D3 Store/Read D /Q Store/Read D /Q Q D /Q Q D /Q Q D /Q Q Q Clock

Registri Registro circolare a 4 bit D0 D1 D2 D3 Store/Read D /Q Q D /Q Clock