Registers and Counters

של הרצאות על מבוסס" , ם י העברית האוניברסיטה זינגר יורם

יהודה אפק, נתן אינטרטור

אוניברסיטת תל אביב

יחידות סטנדרטיות המשמשות לאגירת נתונים בעזרת •FF.

מחזיקות את המשתנים אשר צריכים להיות זמינים •משתנה לולאה()לולאות

מאפשרים "מבחר" פעולות:•"ימינה" "שמאלה" "מעגליות"הזזות -טעינה פשוטה ומהירה-"מעלה" "מטה"מנייה -

משמשים ברכיבים המהירים ביותר•CPU אבן היסוד של•

Floating ובדר"כ אוגרים נוספים ל- Integersאוגרים ל- •Point

Control UnitArithmetic Logic UnitALU CU

Registers

משותף • שעון

פעם • כל טעינה דורש שהשעון

עם bit-4אוגר טעינה מקבילית

מימוש בעזרת SRFF

LOAD = 0אין שינוי ערך

LOAD = 1

CLEARאיפוס אסינכרוני

)Q...,(Q d,...,(d 41,4)1

עם טעינה bit-4אוגר מקבילית ועם בקרה

טעינה מקבילית עם בקרה -מימוש בעזרת DFF

מקבלות את היציאות והערך DFFs כניסות Load = 0כאשר •הקודם נשאר

" אוגרים י ע סדרתית לוגיקה מימוש

האוגר משמש כ"זוכר מצב"•המעגל הצירופי יכול להיות ממומש ע"י:•

לוגיקה בדידה•Select, Muxרכיבים סטנדרטיים •(ROMיחידות זיכרון )•

•LOAD -ו CLEARקבועים כך שאין השפעה חיצונית על האוגר

מעגל כניסותצירופי

המצב ערךהבא

CP

יציאות

load = 1 clear = 1

דוגמא:מצב • משתני B, Aשניכניסה • . Xמשתנהיציאה • Y.משתנה

)3,7( Y(t)

)1,2,5,6( 1)B(t

(4,6) 1)A(t :X) B, A,(

tt

tt

tt

XB Y(t)

XB 1)B(t

'XA 1)A(t

יציאהבאנוכחיה

ABXABY00000001001010201001030110014100100510101061101107111001

טבלת המצבים

" לוגים ושערים אוגר י ע מימוש

D1

A

D2

B

D3

D4

לא בשימוש

XL=1 C=1

Y

Shift Registersאוגרי הזזה - •n – ביטים n יחידות של FF

שימושים:•כפלים/חילוקים פשוטים•קודים )לינאריים( לתיקון שגיאות•הצפנות...•

MSB LSB

MSB LSB

MSB LSB

MSB LSB

הזזה שמאלה

הזזה ימינה

מעגליתהזזה

שמאלההזזה מעגליתימינה

כניסה טוריתSerialInput (SI)

יציאה טוריתSerialOutput (SO)

יציאה טורית

כניסה טורית

(defaults: 0 – pos 1 – neg )

פשוט - מימוש הזזה אוגרי

הזזה ביטים 4אוגרהזזה טורית - אוגרי העברה

של אוגר SO של אוגר "מקבל" אל ה – SIחיבור ה – •"מוסר".

דורש פעימות שעון כאורך האוגרים.•

SI

CPD QD QD QD Q

SO

Aאוגר הזזה Bאוגר הזזה SO(B)

Shiftבקרת הזזה Control

cpשעון SO SI

CPICPI

Word Time זמן מילה

CPI T1 T2 T3 T4

00101001110001101011

10111101111001111011

B:A: 01001

SO(B):

Serial Shift Register with Parallel Load

Serial Input forRIGHT Shift

0 0

0 0

0 0

0 1

0 1

0 1

Serial Input for LEFT Shift

1 0

1 0

1 0

1 1

1 1

1 1

" הזזה אוגרי י ע טורי חיבור

+(.1זמן החיבור כאורך האוגרים )••DFF שומר על ה : Carryמהדרגה הקודמת לפני תחילת החיבור הראשוןDFFיש לאפס את •חיסכון בחומרה•האטה לעומת חיבור מקבילי•" כל משך החיבור1אות הבקרה צריך להיות "•

SR-A

SR-B

FA

FF

S

C

X

Y

Z

QD

SIOPcp

SIOPcp

הזזה - אוגרבקרה/ טעינה

SO

SO מינה הזז

CPכניסה חיצונית

clear

Countersמונים - מעגלים סדרתיים העוברים דרך סדרת מצבים נתונה מראש••Count Pulseדופק מנייה – שעון או מקור חיצוני גורמים למעבר• מצביםnטבלת המעברים: •

i+1 שורה i שורה 1 שורה n שורה

סיביות בינאריות3מונה דוגמא: •000

001

010

011100

101

110

111

אין כניסות ויציאות•

מעבר מתבצע כל דופק •שעון

משמשים לתזמון, חלוק •תדר וכו'...

TFFטבלת עירור – מימוש בעזרת היות והפעולה TFFעבור מונים בינאריים כדאי להשתמש ב – •

leastהבסיסית הינה היפוך מצב. לדוגמא - עבור סיבית ה- מונה מתבצע היפוך כל פעימה עבור עירור בינארי 3טבלת ביט

מנייה FFכניסות סדרתX3X2X1TX3TX2TX1

000001001011010001011111100001101011110001111111

(1TX1 = 1

(2TX2 = X1

(3TX3 = X1X2

1111

X1

X3

X2

11

X1

X3

X2

TXi = Txi-1Xi-1

מסקנה

iבאינדוקציה - עבור מונה בינארי בן סיביות:

1-i2-i21

1-i

1jji121 XXXX X TX ,X TX 1, TX

TX1TQ

TQTX3

TQ

1TX ,XTX TX 11-i1-ii

Count Pulse

“1”

TX1

O1O2O3

TX2TX3

TX21

X1X2X3

ניתוח - בינאריים מונים1111שני

1110

1101

1100

1011

1010

1001

1000

0111

0110

Count Down 1 0 או 0 1מעברים

מתבצעים כאשר כל הביטים 0…00"הקודמים" הינם

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

Count Up 1 0 או 0 1מעברים

מתבצעים כאשר כל הביטים 1…11"הקודמים" הינם

מונים בינאריים - ספירה מטה/מעלה

1-i

1j1-i21ji QQQ Q T

1-i

1j

'

1-i

'

2

'

1

'

ji QQQ Q T

Count Up

Count Down

Ti = Ti-1Qi-1 Count Up

Ti = Ti-1Q'i-1 Count Down

T1 = 1 בכל "פעימה" -

Up Counter

Down Counter

Up-Down Counter

1 0

0 0

1 1

0 0

1

00

0

0

0

0

0

JKFFמונה כללי – דוגמא בעזרת 000001 010 100 101 110 מצבים6•

דלגלגים3•

מנייה FFכניסות ה - סדרתABCJAKAJBKBJCKC

000001001011010110100001101011110110

פירוט לשורה :ראשונה

ABC000001

C: 0 1 (Set OR Flip) 1 B: 0 0 (Reset OR Stay) 0 A: 0 0 (Reset OR Stay) 0

J K

לא מנוצל

00011110

00011

B

C

AJA

JA = B KA = B

מימוש:

00011110

01001

B

C

AKA

QJ

Q’K

QJ

Q’K

QJ

Q’K

“1”“1”cp

CBA

JB = C KB = 1JC = B’ KC = 1

מצבים דיאגרמת

מצב

JAJBJCKAKBKC

011110111111110111

100000

000

110

100

101

001

010

111

011

מונים – סיכוםReset - איפוסCPLOADCOUNT

פונקציה/ פעולה

0אפס100 שינוי אין1 1* כניסות טען

1 01מנה – עבור למצב בינארי

הבא

דוגמא – מנייה modulo n: Xנאתחל את המונה בערך •

X+n-1נאפשר מנייה עד ערך • יגרום לטעינה מחודשת או לאתחול של X+n-1הערך •

האוגר/מונה

R

C

L

CP

Reset

Count

Load

Clock Pulse

:6דוגמא – מנייה מודולו

R

C

L

CP 3 2 1 0

3 2 1 0

“0”

Clock“1”“1”

X=001 2 3 4 5

3 4 5 6 7 8 R

C

L

CP 3 2 1 0

3 2 1 0 X=3

Clock

“1”

“1”

0 0 1 1

טריק :" מלוכלך"

R

C

L

CP 3 2 1 0

3 2 1 0

Clock “1”

“0”

אין השפעה

01 2 3 4 56

2ניתוח – מיקרה

M 3 4 5 6 7 8 3 ... S 8 3 4 5 6 7 8 3...

Load “3” Load “3”

3נאתחל את המונה בערך •8=3+6-1נאפשר מנייה עד ערך •ה יגרום לטעינה מחודשת של האוגר/מונ8הערך • 8 .. 3מחזור מנייה •

ניתוח – טריק "מלוכלך"

S 4 5 6 0 0... M 5 6 0 1 ...

Master Count-up “5 6”

Slave Count-up Ends “5 6”

Direct Preset: M0 S0

:) למעלה ) שעון העבד של מנייה 0 5 4 3 2 1 0מחזור1 2 3...

JKFFחיבור טורי – מימוש בעזרת כאל • הקודמת מהדרגה הנשא אל טבלת מצבנתייחס על ונסתכל

מעברים/ העירור

מצב נוכחי

Carry – Q

כניסות מצב הבא

Q

יציאהS

בקרה

XYJQKQ

000000001010010010011101100011101100110100111110

JQ = XY KQ = X’Y’ = (X+Y)’ S = XYQ

+ JKFF אוגרי הזזה + 2נוכל לממש את המחבר הטורי ע"י •שערים בדידים

Cn an bn Cn+1 Sn

JKFFמימוש מסכם טורי ע"י

תלויות רק ביציאות אוגרי JKFF של J,Kבקרות •ההזזה.

SI

SO=X

SO=Y

S הזזימינה

חיצונית כניסה

SR - A

SR - B

Clear

CP

QJ

K