Podział układów cyfrowych. rkijanka

Transkrypt

1 Podział układów cyfrowych rkijanka

2 W zależności od przyjętego kryterium możemy wyróżnić kilka sposobów podziału układów cyfrowych. Poniżej podam dwa z nich związane ze sposobem funkcjonowania układów cyfrowych oraz podział ze względu na stopień ich upakowania, czyli scalenia

3 Układy kombinacyjne i sekwencyjne Definicja Układem kombinacyjnym nazywamy taki układ cyfrowy, w którym stan wejść jednoznacznie określa stan wyjść układu. Definicja Układem sekwencyjnym nazywamy układ cyfrowy, w którym stan wyjść zależy od stanu wejść oraz od poprzednich stanów układu.

4 Układy asynchroniczne i synchroniczne Definicja Asynchronicznym nazywamy taki układ cyfrowy, dla którego w dowolnym momencie jego pracy stan wejść oddziałuje na stan wyjść. Dla układów tych możemy zatem stwierdzić, że ich własności nie zależą od przebiegu czasowego. Definicja Synchronicznym nazywamy taki układ cyfrowy, dla którego stan wejść wpływa na stan wyjść jedynie w określonych odcinkach czasu pracy układu zwanych czasem czynnym, natomiast w pozostałych odcinkach czasu zwanych czasem martwym stan wejść nie wpływa na stan wyjść. Odcinki czasu czynnego i martwego wyznaczane są przez podanie specjalnego przebiegu zwanego przebiegiem zegarowym lub taktującym na wejście zegarowe lub taktujące.

5 Oznaczenia wejść zegarowych układów cyfrowych Układ reaguje na poziom wysoki CLK Układ reaguje na poziom niski CLK Układ reaguje na zbocze narastające CLK Układ reaguje na zbocze opadające CLK

6 Układ kombinacyjny Najprostszym przykładem układów kombinacyjnych są bramki. Jedną z cech układów kombinacyjnych jest możliwość przedstawienia ich działania (opisu) w postaci tabeli prawdy. Jest to oczywiste, gdyż tabela prawdy podaje właśnie zależność sygnałów wyjściowych od wejściowych. Inną cechą układów kombinacyjnych jest możliwość ich realizacji przez proste połączenie odpowiedniej liczby i rodzaju bramek bez sprzężeń zwrotnych

7 Układ sekwencyjny Klasycznym przykładem może być tu licznik. Znajomość stanu jego wejścia zliczającego - pojawił się kolejny impuls do zliczenia" - nie pozwala jeszcze określić, jaka liczba zliczonych impulsów pojawiła się na jego wyjściu. Do określenia tej wielkości potrzebna jest nam znajomość liczby impulsów, które wcześniej zliczył licznik (i którą musiał pamiętać). Najprostszymi układami z pamięcią, czyli najprostszymi układami sekwencyjnymi, są przerzutniki.

8 Pojęcie i zasada działania magistrali W systemach mikroprocesorowych istnieje konieczność zapewnienia komunikacji pomiędzy wieloma układami. Przykładami tych układów są: mikroprocesor, pamięć RAM, ROM i układy wejścia/wyjścia. Połączenie wielu układów metodą każdy z każdym doprowadziłoby do nadmiernej liczby połączeń i jest praktycznie nierealne. Dlatego stosuje się sposób połączenia tych układów za pomocą tak zwanej magistrali.

9 magistrala Magistrala jest wspólną drogą, dzięki której komunikują się pomiędzy sobą poszczególne układy wchodzące w skład systemu. Aby jednak zapewnić poprawne jej funkcjonowanie i brak kolizji pomiędzy połączonymi nią układami, magistrala obsługiwana jest według ściśle określonych, podanych w definicji reguł.

10 Magistrala - definicja Magistralą nazywamy zestaw linii oraz układów przełączających, łączących d w a lub więcej układów mogących być nadajnikami lub odbiornikami informacji. Przesyłanie informacji zachodzi zawsze pomiędzy dokładnie jednym układem b ę d ą c y m nadajnikiem a dokładnie jednym układem będącym odbiornikiem przy pozostałych układach odseparowanych od linii przesyłających.

11 wnioski układy dołączone do magistrali muszą mieć możliwość elektrycznego odseparowania się od linii, którymi przesyłana jest informacja. W przypadku jednoczesnego dołączenia do linii przesyłającej dwóch nadajników mógłby wystąpić konflikt, gdyby przykładowo jeden z nich próbował 1 wymusić stan logiczny linii równy 0, a drugi 1. Układami zapewniającymi możliwość separacji są właśnie bramki trójstanowe.

12 Bramki trójstanowe W układach cyfrowych, a szczególnie w układach i systemach mikroprocesorowych (a więc i w komputerach) występuje często potrzeba odseparowania elektrycznego dwóch lub więcej punktów w systemie, na przykład wyjścia pewnego układu i wspólnego przewodu, którym przesyłamy informację. Odseparowanie elektryczne oznacza, że wartości wielkości elektrycznych (takich jak napięcie czy prąd) w obu punktach nie wpływają wzajemnie na siebie i mogą przyjmować dowolne dozwolone wartości.

13 Układami umożliwiającymi odseparowanie dwóch punktów w układzie są tak zwane bramki trójstanowe. ENABLE Schemat logiczny bramki trójstanowej WE ENABLE WY x 0 z

14 Klucz (przełącznik) występujący w schemacie tej bramki jest oczywiście kluczem elektronicznym. Stan Z występujący w tabeli opisującej działanie bramki trójstanowej oznacza stan wysokiej impedancji, czyli właśnie brak wzajemnego wpływu wartości elektrycznych na wejściu na wartości elektryczne na wyjściu bramki. Stan Z jest więc w pewnym sensie trzecim stanem, oprócz stanów 0 i 1, w którym może się znajdować bramka, stąd też bierze się jej nazwa. W przypadku zamknięcia klucza bramka ta transmituje wartość sygnału logicznego z wejścia na wyjście.

15 Idea działania magistrali NAD wymusza stan linii magistrali, czyli jest nadajnikiem informacji. Układ ODB czyta stan linii magistrali, czyli jest odbiornikiem informacji. Pozostałe układy są nieaktywne, odseparowane elektrycznie od linii magistrali i nie biorą w danym momencie udziału w transmisji.

16 PAMIĘCI CD>