מערכות זיכרון – sequential logic combinatorial circuit מעגל צירופי...
Post on 18-Dec-2015
241 views
TRANSCRIPT
![Page 1: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/1.jpg)
Sequential Logicמערכות זיכרון –
Combinatorial Circuit
מעגל צירופי Storage/Memיחידה זיכרון
שינוי . עד כה טיפלנו במערכות צירופיות שהינן חסרות "זיכרון" או מצב•בערכי היציאה. )לאחר השהייה(בערכי הכניסה גורר שינוי "מיידי"
מכילים זיכרון המשמש (Controllers) כל מחשב וכן בקרים מתוכנתים •לשמירת נתונים ולביצוע תוכניות.
, (Bubble memory) וזיכרון בועות SDRAM,ROM פרט למבנים כמו • של יחידות לוגיות.(feedback)"הזיכרון" מושג ע"י שימוש במשוב
Outputיציאות
Inputכניסות
![Page 2: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/2.jpg)
Synchronous Sequential Circuits
פעולת המערכת מתבצעת ב"פיקודו" של שעון וערכי המערכת נקבעים מערכי הכניסה בנקודות זמן מסוימות שהינן תלויות שעון
מצב המערכת תלוי בשעון.
Asynchronous Sequential Circuits
של שינוי הכניסות, מצב המערכת בסדרפעולות המערכת תלויות יכול להשתנות בכל רגע.
"יציב"
"מהיר"
CombinatorialCircuit
MemoryClock Pulses
![Page 3: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/3.jpg)
L A T C H
1
2
S R – L a t c h
Reset
Set
R
S Q’
QO
1 0
11
0
0
0
![Page 4: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/4.jpg)
L A T C H
1
2
S R – L a t c h
Reset
Set
R
S Q’
Q1
01 1
00
00
0
![Page 5: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/5.jpg)
L A T C H
1
2
S R – L a t c h
Reset
Set
R
S Q’
Q
0)0( 0
1)0(
0 )1(
)1(
מקודם
מקודם
Set נניח שניתנה פקודת • S=1, R=0 ועתה אנו "מורידים" את הכניסות (S=0, R=0)..Set "זוכרים" את פקודת ה-Q’, Q ערכי היציאה •.Reset באותו אופן יזכרו את ה - •
![Page 6: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/6.jpg)
L A T C H
1
2
S R – L a t c h
Reset
Set
R
S Q’
Q
• R=1, S=1 תלוי ’Q ו Q הערך של (S=0, R=0)" 0 כאשר הערכים יורדים ל – "•
RACE Condition באיזה קו ישתנה ראשון
המצב הבא נקרא לא מוגדר.•
0
0
0
01
1
![Page 7: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/7.jpg)
דיאגרמת זמנים:Q
S
R
"1""0""1""0""1""0"
טבלת אמת – מצבים:SRQQ’
0101
0001
1010
0010
1100
• Latch.איננו פונקציה בוליאנית האחרונה.Reset או Set ערכי היציאה תלויים בפעולת • ערך היציאה נשמר קבוע כל זמן שיש (0,0) עבור כניסות •
מתח.
Reset State
Set State
Undefined )מצב אסור(
![Page 8: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/8.jpg)
SR Latch with NAND
SRQQ’
0110
1110
1001
1101
0011
Set State
Reset State
Undefined
Set Command
Reset Command
10
10
R
S Q’
Q
![Page 9: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/9.jpg)
SR Latch:מבוקר שעון
Clock Pulse
CSRNext Q0No change110Q = 1101Q = 0111Undef100No change
S
R
CP
Q
R
S Q’
Q
CP
1
![Page 10: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/10.jpg)
D )data( LatchD
Q’
QCP
![Page 11: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/11.jpg)
D )data( LatchD
Q’
QCP
Q = 1 )Set(Q = 0 )Reset(No changeNext State of Q
1 11 00 C D
• Latch D.הינו יחידה שאוגרת / "זוכרת" ביט יחיד
נמנעים ממצב לא מוגדר.•
.(Registers) אבן בניין בסיסית של אוגרים •
1
1
0 11
00 1 1
D0
![Page 12: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/12.jpg)
:SR Latch"עידון" של •
JK Latch
אין שינוי מצב כמקודם.CP=0 כאשר • :K = 0 , J = 1 כאשר •
.K=0 לא משפיע היות ו – 1 לתוך שער Qא( המשוב מ – . Q=1 Q’=0 0 הינם 3 ב( כניסות לשער
.Q’=1 Q=0 נקבל K=1, J=0 כאשר • ?K=1, J=1 כאשר •
K
J Q’
QCP
3
4
1
2
![Page 13: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/13.jpg)
0
11
11 1
0 )"חדש"( 1
)"חדש"( 0
1)ישן(
10)חדש(
)ישן(
Q=0 K=0 J=1 a
:SR Latch"עידון" של •
JK Latch
אין שינוי מצב כמקודם.CP=0 כאשר • :K = 0 , J = 1 כאשר •
.K=0 לא משפיע היות ו – 1 לתוך שער Qא( המשוב מ – . Q=1 Q’=0 0 הינם 3 ב( כניסות לשער
.Q’=1 Q=0 נקבל K=1, J=0 כאשר • ?K=1, J=1 כאשר •
K
J Q’
QCP
3
4
1
2
![Page 14: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/14.jpg)
1
00 0
0 0 )"ישן"(
1 )ישן(
1
Q=0 K=1 J=0 b
0
0 0
1
)ישן(
)ישן(1
0
המצב "נשמר"
Reset או :SR Latch"עידון" של •
JK Latch
אין שינוי מצב כמקודם.CP=0 כאשר • :K = 0 , J = 1 כאשר •
.K=0 לא משפיע היות ו – 1 לתוך שער Qא( המשוב מ – . Q=1 Q’=0 0 הינם 3 ב( כניסות לשער
.Q’=1 Q=0 נקבל K=1, J=0 כאשר • ?K=1, J=1 כאשר •
K
J Q’
QCP
3
4
1
2
![Page 15: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/15.jpg)
מתהפך.Q מצב יתהפך עוד ועוד.Q לאורך זמן מצב J=K=C=1 אם
.מעברים חוזרים ונשנים
1
0 0
0 0
1 1)0(
)1(
K=1 J=1 c
:SR Latch"עידון" של •
JK Latch
אין שינוי מצב כמקודם.CP=0 כאשר • :K = 0 , J = 1 כאשר •
.K=0 לא משפיע היות ו – 1 לתוך שער Qא( המשוב מ – . Q=1 Q’=0 0 הינם 3 ב( כניסות לשער
.Q’=1 Q=0 נקבל K=1, J=0 כאשר • ?K=1, J=1 כאשר •
K
J Q’
QCP
3
4
1
2
![Page 16: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/16.jpg)
:JKטבלת אמת עבור Q)t(JKQ)t+1(
00000010010101111001101011011110
דיאגרמת זמנים:J
K
CP
Q
Q הלוך ושוב כל זמן ש – 1 ל –0 יתהפך בין cp=1
![Page 17: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/17.jpg)
T )trigger( Latch
למקור אחד:JK-Latch ב J,K מתקבל ע"י חיבור •
T = 0 J = K = 0אין שינוי במצב
T = 1 J = K = 1היפוך מצב
הינו "קצר"T = 1היפוך זה יחיד אם משך הזמן בו
QtTQt+1
000
011
101
110
QtDQt+1
000
011
100
111
![Page 18: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/18.jpg)
Flip - Flops בעיות מתייצב יכול ליצור Latchהזמן שלוקח עד שהמוצא של •
כאשר מחברים שתי יחידות זיכרון.המוצא אינו צריך להיות תלוי בתזמון וצריך להימנע "ממצבים •
.(JK)מתהפכים" מובטח. פתרון צריך לדאוג שהמוצא יהיה יציב לפרק זמן •
Flip-Flop פתרון מבוסס על Latch:
בצורה שתבטיח שהפלט יהיה מבודד Latchשימוש בשני •:מהכניסות המשתנות
Master-Slave Flip-Flop
![Page 19: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/19.jpg)
Master – Slave Flip - Flop
מהשלב ש – M אינו פעיל והינו זוכר את היציאות של S פעיל Mכאשר •M.היה סביל
C
S
Y
Q
אין השפעה!
S
R
C
Q
Q’
ת ר
בג S
R
C
Q
Q’
ד ב
ע
SM
S
R
C
Q
Q’
Y
Y’
![Page 20: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/20.jpg)
Master – Slave Flip - Flop
מהשלב ש – M אינו פעיל והינו זוכר את היציאות של S פעיל Mכאשר •M.היה סביל
C
S
Y
Q
אין השפעה!
1
0 10 01
1נשאר
נעשה פעיל
01S
R
C
Q
Q’
ת ר
בג S
R
C
Q
Q’
ד ב
ע
SM
S
R
C
Q
Q’
Y
Y’
![Page 21: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/21.jpg)
JK Flip-Flop:
הינה קבועה.Q היציאה J = K = 1 כאשר •
התהפך(.Y יהפוך מצב )Master עם עליית השעון ה •
• Q" ו – 1 ישאר קבוע כל זמן שהשעון הינו "Y ישאר קבוע לאחר עליית השעון.
ישתנה. Q ו – D Latch יוכנס ל – Y עם ירידת השעון הערך של •
S
R
CQ
SRLatch
D
C
DLatch
SlaveMasterJ
K
C
Q
Q’
Y1
Y0
01
01
0
1
1
10
10
10
0 1
0
)0(
)1(
Q
Q’
![Page 22: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/22.jpg)
T )trigger( Flip-Flop
S
RC
QSRLatch
D
C
DLatch
SlaveMasterQ
Q’
QY
Q’T
D
C
DLatch
D
C
DLatch
SlaveMasterQ
YD
Q)t+1( D)t(
D )data( Flip-Flop
Q)t( Q’)t+1(
Q)t( Q)t(
T=1
T=0
![Page 23: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/23.jpg)
טבלאות המצבים:
JKQ)t+1(00Q)t(No Change010Reset101Set11Q’)t(Complement
tQ)t(
t+1Q)t(
שינוי של פלט
שינוי של קלט
JKFFSRQ)t+1(00Q)t(No Change010Reset101Set11?Undef.
SRFF
DQ)t+1(00Reset11Set
DFFTQ)t+1(0Q)t(No Change1Q’)t(Complement
TFF
![Page 24: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/24.jpg)
דלגלגים מדורבני קצה:Edge Triggered Flip-Flops
השעון ומתייצב אח"כ.שינוי המצב מתבצע עם שינוי•
דופק ושעון חיובי
קצה חיוביקצה שלילי
דופק ושעון שלילי
קצה שליליקצה חיובי
Ts-Setup Time
Th-Holdup Time
CP
D TnTs
Ts+Tnיציב
![Page 25: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/25.jpg)
כניסות ישירות:Direct Inputs
איננו מוגדר Flip Flops כאשר המתח במעגל ספרתי "עולה" המצב של •לכן יש לבצע אתחול.
אתחול מבוצע ע"י כניסות ישירות אשר קובעות ישירות את המצב •(Preset).
J
K
Q
Q’
preset / clear
CP
PreSetCPJKQQ’001100no change1010111010111flip state
![Page 26: מערכות זיכרון – Sequential Logic Combinatorial Circuit מעגל צירופי Storage/Mem יחידה זיכרון עד כה טיפלנו במערכות צירופיות](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051315/56649d245503460f949fb39e/html5/thumbnails/26.jpg)
מעגלים סדרתיים – תזמון:
J
KCP
QA
J
KB OutQ
Q’
CP
Q’
MSJFFMSJFFדוגמא:YBYA
Out)t(D)t-2( 2JKF
F
CP
YA
QA
YBQB