Registers and Counters

מבוסס על הרצאות של

יורם זינגר, האוניברסיטה העברית י"ם

נתן אינטרטוריהודה אפק,

אוניברסיטת תל אביב

.FFיחידות סטנדרטיות המשמשות לאגירת נתונים בעזרת •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 Point ובדר"כ אוגרים נוספים ל- Integersאוגרים ל- •

Control UnitArithmetic Logic UnitALU CU

Registers

שעון משותף•

דורש טעינה כל פעם •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 בעזרתDFF

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

מימוש לוגיקה סדרתית ע"י אוגרים

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

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

•LOAD -ו CLEAR קבועים כך שאין השפעה חיצונית על האוגר

מעגל כניסותצירופי

ערך המצב הבא

CP

יציאות

load = 1 clear = 1

דוגמא:B, Aשני משתני מצב •. Xמשתנה כניסה •Y.משתנה יציאה •

(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

יציאההבאנוכחיABXABY

0000000100101020100103011001410010051010106110110טבלת 7111001

המצבים

מימוש ע"י אוגר ושערים לוגים

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

הזזה מעגליתשמאלההזזה מעגליתימינה

כניסה טוריתSerialInput )SI(

יציאה טוריתSerialOutput )SO(

יציאה טורית

כניסה טורית

)defaults: 0 – pos 1 – neg (

אוגרי הזזה - מימוש פשוט

ביטים4אוגר הזזה

העברה טורית - אוגרי הזזה של אוגר "מוסר".SO של אוגר "מקבל" אל ה – SIחיבור ה – •דורש פעימות שעון כאורך האוגרים.•

SI

CPD QD QD QD Q

SO

Aאוגר הזזה Bאוגר הזזה SO)B(

Shift Controlבקרת הזזה

cpשעון SO SI

CPICPI

Word Time זמןCPIמילה T1 T2 T3 T4

00101001110001101011

10111101111001111011

B:A: 01001

SO)B(:

חיבור טורי ע"י אוגרי הזזה

+(.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

אוגר הזזה - טעינה/בקרה

SO

SO הזזCPמינה

כניסה 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 – •

מתבצע leastהבסיסית הינה היפוך מצב. לדוגמא - עבור סיבית ה- ביט בינארי3טבלת עירור עבור מונה היפוך כל פעימה

FFכניסות סדרת מנייהX3X2X1TX3TX2TX1

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

מונים בינאריים - ניתוח שני1111

1110

1101

1100

1011

1010

1001

1000

0111

0110

Count Down מתבצעים 1 0 או 0 1מעברים

כאשר כל הביטים "הקודמים" הינם 00…0

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

Count Up מתבצעים 1 0 או 0 1מעברים

כאשר כל הביטים "הקודמים" הינם 11…1

מטה/מונים בינאריים - ספירה 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•

FFכניסות ה - סדרת מנייהABCJAKAJBKBJCKC

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

דיאגרמת מצבים

JAJBJCKAKBKCמצב

011110111111110111

100000

000

110

100

101

001

010

111

011

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

העירור/מעברים

מצב נוכחיCarry – Q

כניסות מצב הבאQ

יציאהS

בקרה

XYJQKQ

000000001010010010011101100011101100110100111110

JQ = XY KQ = X’Y’ = )X+Y(’ S = XYQ

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

Sהזז ימינה

כניסה חיצונית

SR - A

SR - B

Clear

CP

QJ

K