tsk505 2012 kuliah 9 register dan counter

8/18/2019 TSK505 2012 Kuliah 9 Register Dan Counter

1/14

Register,Pencacah dan

SRAM

@2012,Eko DidikWidianto

Register

Counter/Pencacah

LisensiRegister, Pencacah dan SRAMTKC305 - Sistem Digital Lanjut

Eko Didik Widianto

Sistem Komputer - Universitas Diponegoro


SRAM


Register

Counter/Pencacah

Lisensi

Bahasan Kuliah

� Sebelumnya dibahas elemen rangkaian sekuensialberupa flip-flop dan latch yang mampu menyimpaninformasi 1 bit

� Berikutnya akan dibahas tentang elemen penyimpan n-bitberupa register dan pencacah (counter)

� register n-bit, meliputi register data dan registergeser

� pencacah n-bit, meliputi pencacah maju dan/ataumundur, sinkron atau asinkron

� blok penyimpan informasi yang lebih besar, yaituSRAM (Static Random Access Memory)


2/14


SRAM


Register

Counter/Pencacah

Lisensi

Referensi:

1. Stephen Brown and Zvonko Vranesic, Fundamentals ofDigital Logic with Verilog/VHDL, 2nd Edition, McGraw-Hill,2005

� Bab 7.8 tentang Register� Bab 7.9, 7.10 tentang Counter

2. Lee Chin Wei and Andrew Long, “synchronous counter -final report”http://www.doc.ic.ac.uk/~nd/surprise_96/journal/vol4/cwl3/report.html


SRAM


Register

Counter/Pencacah

Lisensi

Kompentensi Dasar

Setelah mempelajari bab ini, mahasiswa akan mampu:

1. [C2] menjelaskan struktur dan fungsi register dan

shift register

2. [C3] memprogram modul Verilog untuk register dan

register geser3. [C3] memprogram modul Verilog untuk pencacah

up/down asinkron/sinkron

4. [C2] menjelaskan tentang SRAM dan prinsip

kerjanya dengan tepat

5. [C4] mensimulasikan modul-modul tersebut

6. [C5] membuat modul-modul HDL tersintesis untuk

register dan counter dengan fungsi serupa dengan

IC seri 74xx


3/14


SRAM


Register

Counter/Pencacah

Lisensi

Bahasan

Register

Register

Register Geser

Counter/Pencacah

Pencacah Asinkron

Pencacah Sinkron

Lisensi


SRAM


Register

Register

Register Geser

Counter/Pencacah

Lisensi

Register

� Sebuah flip-flop dapat menyimpan 1 bit data

� Register n-bit tersusun atas n buah flip-flip untuk

menyimpan n-bit data

� Contoh penggunaan register:

� Menahan (hold ) sebuah keluaran nilai data darisuatu rangkaian aritmatika

� Menahan (hold ) nilai pencacah dalam rangkaiancounter/pencacah

� Sinyal clock digunakan secara bersama oleh tiap

flip-flop dalam sebuah register


4/14


SRAM


RegisterRegister

Register Geser

Counter/Pencacah

Lisensi

Register Geser

� Merupakan sebuah register yang dapat menggeser

isinya sejauh 1 bit perclock

� Bisa geser ke kanan atau ke kiri atau kedua arah


SRAM


Register

Register

Register Geser

Counter/Pencacah

Lisensi

Register Geser Kanan

� Data digeser ke kanan

secara serial

menggunakan masukan

In

� Isi dari tiap flip-flop

ditransfer ke flip-flop

berikutnya di tiap transisi

naik sinyal clock

In Q1 Q2 Q3 Q4

t0 1 0 0 0 0

t1 0 1 0 0 0t2 1 0 1 0 0

t3 1 1 0 1 0

t4 1 1 1 0 1

t5 0 1 1 1 0

t6 0 0 1 1 1

t7 0 0 0 1 1


5/14


SRAM


RegisterRegister

Register Geser

Counter/Pencacah

Lisensi

Register Geser dengan Akses Paralel

� Tipe transfer data di sistem komputer

� transfer paralel: trasfer n-bit data sekaligus� transfer serial: transfer 1-bit bit dalam satu waktu

� Untuk mentransfer data secara serial, data

diletakkan dalam suatu register secara paralel

(dalam waktu 1 siklus clock) dan digeser keluar satu

bit dalam satu waktu

� Disebut sebagai konversi data parallel-ke-serial

� Jika bit-bit diterima secara serial, setelah n siklus

clock, isid ari register dapat diakses secara paralelsebagai sebuah data n-bit

� Disebut sebagai konversi data serial-ke-paralel


SRAM


Register

Register

Register Geser

Counter/Pencacah

Lisensi

Register Geser dengan Akses ParalelRangkaian / Struktur


6/14


SRAM


Register

Counter/PencacahPencacah Asinkron

Pencacah Sinkron

Lisensi

Pencacah

� Pencacah digunakan di rangkaian aritmatika untuk

pencacahan

� Rangkaian dapat berupa pencacah naik +1

(incremental) maupun turun -1 (decremental)� Rangkaian counter ini dapat digunakan melakukan

beberapa fungsi, misalnya

� Menghitung kejadian dari suatu kejadian (event )� Membangkitkan interval waktu untuk mengontrol

pekerjaan-pekerjaan (task ) di sistem digital� Menghitung waktu mundur antar event

� Rangkaian counter yang paling sederhana dapatdibuat dengan menggunakan flip-flop T

� flip-flop T secara natural cocok untukdiimplementasikan di operasi pencacahan


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Tipe Pencacah

� Pencacah asinkron

� Dibentuk dengan memberikan sinyal clock ke satuflip-flop

� Clock untuk flip-flop berikutnya diperloleh darikeluaran flip-flop sebelumnya

� Respon lambat karena sumber clock ripple dari satutahap ke tahap berikutnya

� Efek ripple serupa dengan rangkaian penjumlahripple-carry (RCA)

� Pencacah sinkron

� Dibentuk dengan memberikan sinyal clock ke semuaflip-flop di waktu yang sama

� Menggunakan sebuah sumber clock tunggal� Mempunyai respon yang lebih cepat daripada

pencacah asinkron


7/14


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Pencacah Naik dengan Flip-flop T� Pencacah 3-bit yang dapat mencacah 0 sampai 7 atau

pencacah module-8

� Masukan clock untuk ketiga flip-flop dikoneksikan secara

kaskade

� Flip-flop pertama terkoneksi ke Clock

� Flip-flop berikutnya, sinyal clocknya didrive darikeluaran Q flip-flop sebelumnya

� Rangkaian seperti ini disebut sebagai pencacah

asinkron atau pencacah ripple

� Masukan T tiap flip-flop dikoneksikan ke konstan 1

� State tiap flip-flop akan dibalik (toggle ) setiap transisi

naik clocknya


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Diagram Pewaktuan Pencacah Naik

� Nilai Q 0 akan toggle setiap clock cycle

� Perubahan terjadi setelah transisi naik sinyal clock

� Nilai Q 1 akan toggle setelah transisi turun dari Q 0, demikian juga

Q 2

� Nilai Q 2Q 1Q 0 menunjukkan nilai pencacahnya


8/14


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Pencacah Turun dengan Flip-flop T

� Mirip dengan rangkaian pencacah naik, kecuali

masukan clock flip-flop kedua dan seterusnya

berasal dari keluaran Q flip-flop sebelumnya


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Diagram Pewaktuan Pencacah Turun

� Nilai Q 0 akan toggle setiap clock cycle

� Perubahan terjadi setelah transisi naik sinyal clock

� Nilai Q 1 akan toggle setelah transisi naik dari Q 0, demikian juga

Q 2

� Nilai Q 2Q 1Q 0 menunjukkan nilai pencacahnya


9/14


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Latihan

�

Desain pencacah naik/turun 3-bit menggunakanflip-flop T. Sebuah masukan kontrol Up /Down harusdisertakan. Jika Up /Down = 0 rangkaian berfungsisebagai pencacah naik. Jika Up /Down = 1rangkaian berfungsi sebagai pencacah turun

� Petunjuk: gunakan gerbang XOR di tiap masukanclock flip-flop, kecuali yang pertama


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Pencacah Sinkron

� Pencacah sinkron dibentuk dengan

memberikan sinyal clock ke semua

flip-flop di waktu yang sama

� Menggunakan sebuah sumber

clock tunggal

� Mempunyai respon yang lebihcepat daripada pencacah asinkron

� Pencacah sinkron dengan flip-flop T

� Least significant bit, Q 0, berubah

setiap siklus clock� Bit pertama Q 1, hanya berubah

saat Q 0 = 1� Bit kedua Q 2, hanya berubah saat

Q 0 = Q 1 = 1� Atau setiap flip-flop akan berubah

statenya hanya jika semua flip-flop

sebelumnya berada di state Q = 1

T 0 = 1

T 1 = Q 0

T 2 = Q 0Q 1

T 3 = Q 0Q 1Q 2

.

T n = Q 0Q 1 · · ·Q n-1


10/14


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Pencacah Sinkron Naik dengan TFF

� Pencacah sinkron naik 4-bit


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Mempercepat Pencacah

� Mempunyai (n-2) delay gerbang AND

� Bagaimana mempercepat pencacah?

� Gerbang AND kedua langsung mengambil input dariQ 0 dan Q 1 serta Q 2 (total 3 input), bukan keluarandari AND pertama


11/14


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Pencacah Sinkron Turun?

� Masukan T dan gerbang AND berasal dari Q

� Rangkaian?


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Sinyal Enable dan Clear� Dalam rangkaian sebelumnya, keluaran pencacah

berubah sebagai response terhadap pulsa Clock� Kadang diinginkan untuk menon-aktifkan pencacahan

atau mereset pencacah (clear)

� Memerlukan sinyal kontrol Enable� Menggunakan flip-flop dengan kemampuan Clear

asinkron

� Pencacah direset ke 0 jika Clear=0 (aktive-low )

� Sinyal kontrol Enable dihubungkan langsung ke masukanflip-flop pertama

� Jika Enable=0, maka semua masukan T flip-flopakan 0


12/14


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Pencacah Sinkron dengan Flip-Flop Data

(DFF)

� Secara natural, TFF digunakan sebagai pencacah. Namun,

terdapat beberapa alternatif implementasi:

� Flip-flop JK dengan masukan J dan K saling dihubungkan,

sehingga membentuk flip-flop T� Flip-flop D (DFF)

� Metode formal untuk membuat pencacah dengan DFF:

� Sebuah pencacah naik 4-bit akan mencacah urutan

0, 1, 2, 3, · · · , 15, 0, 1, · · ·� Pencacahan ini diberikan oleh keluaran flip-flop Q 3Q 2Q 1Q 0� Nilai masukan D diberikan sebagai berikut:

� D 0 = Q 0 ⊕ Enable � D 1 = Q 1 ⊕ Q 0 · Enable � D 2 = Q 2 ⊕ Q 1 · Q 0 · Enable � D 3 = Q 3 ⊕ Q 2 · Q 1 · Q 0 · Enable

� Untuk sistem yang lebih besar:

D i = Q i ⊕ Q i −1 · Q i −2 · · · Q 1 · Q 0 · Enable


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Pencacah Naik Sinkron 4-bit dengan DFF


13/14


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Pencacah dengan Load Paralel

� Pencacah biasanya memulai penghitungan dengan

nilai 0

� Sebuah masukan asinkron dapat digunakan untukkeperluan ini

� Mungkin diinginkan juga, pencacah memulai dengan

nilai selain 0 (non-zero)

� Perlu menambah rangkaian untuk menyediakankemampuan load paralel

� Masukan kontrol, load, digunakan untuk memilih

mode operasi� Load=0 , mode pencacahan� Load=1, mode load nilai baru ke pencacah


SRAM


Register


Pencacah Sinkron

Lisensi

Pencacah dengan Load Paralel


14/14


SRAM


Register

Counter/Pencacah

Lisensi

LisensiCreative Common Attribution-ShareAlike 3.0

Unported (CC BY-SA 3.0)� Anda bebas:

� untuk Membagikan — untuk menyalin,mendistribusikan, dan menyebarkan karya, dan

� untuk Remix — untuk mengadaptasikan karya� Di bawah persyaratan berikut:

� Atribusi — Anda harus memberikan atribusi karyasesuai dengan cara-cara yang diminta oleh pembuatkarya tersebut atau pihak yang mengeluarkanlisensi. Berikan atribusi secukupnya jika Andamenggunakan karya ini.

� Pembagian Serupa — Jika Anda mengubah,

menambah, atau membuat karya lain menggunakankarya ini, Anda hanya boleh menyebarkan karyatersebut hanya dengan lisensi yang sama, serupa,atau kompatibel.

� Lihat: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0

Unported License

tsk505 2012 kuliah 9 register dan counter

Documents