Technika Cyfrowa 1. Wykład 7 Cyfrowe bloki funkcjonalne IV CYFROWE BLOKI FUNKCJONALNE

Podobne dokumenty
4. UKŁADY FUNKCJONALNE TECHNIKI CYFROWEJ

Plan wykładu. Architektura systemów komputerowych. Cezary Bolek

Podstawy Informatyki Elementarne podzespoły komputera

dwójkę liczącą Licznikiem Podział liczników:

PODSTAWY TEORII UKŁADÓW CYFROWYCH

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Synchroniczne układy sekwencyjne

Badanie układów średniej skali integracji - ćwiczenie Cel ćwiczenia. 2. Wykaz przyrządów i elementów: 3. Przedmiot badań

LABORATORIUM ELEKTRONIKI I TEORII OBWODÓW

LEKCJA. TEMAT: Funktory logiczne.

UKŁADY SEKWENCYJNE Opracował: Andrzej Nowak

Układy kombinacyjne. cz.2

LICZNIKI PODZIAŁ I PARAMETRY

f we DZIELNIKI I PODZIELNIKI CZĘSTOTLIWOŚCI Dzielnik częstotliwości: układ dający impuls na wyjściu co P impulsów na wejściu

INSTYTUT CYBERNETYKI TECHNICZNEJ POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ ZAKŁAD SZTUCZNEJ INTELIGENCJI I AUTOMATÓW

ćwiczenie 203 Temat: Układy sekwencyjne 1. Cel ćwiczenia

Temat 7. Dekodery, enkodery

Technika Cyfrowa 1 wykład 1: kody. Dr inż. Jacek Mazurkiewicz Katedra Informatyki Technicznej

Urządzenia techniki komputerowej. Cyfrowe układy funkcjonalne

Zapoznanie się z podstawowymi strukturami liczników asynchronicznych szeregowych modulo N, zliczających w przód i w tył oraz zasadą ich działania.

Podstawowe elementy układów cyfrowych układy sekwencyjne Rafał Walkowiak Wersja

UKŁAD SCALONY. Cyfrowe układy można podzielić ze względu na różne kryteria, na przykład sposób przetwarzania informacji, technologię wykonania.

Układy sekwencyjne. Podstawowe informacje o układach cyfrowych i przerzutnikach (rodzaje, sposoby wyzwalania).

Architektura komputerów Wykład 2

Sekwencyjne bloki funkcjonalne

Ćw. 1: Systemy zapisu liczb, minimalizacja funkcji logicznych, konwertery kodów, wyświetlacze.

Podstawowe elementy układów cyfrowych układy sekwencyjne. Rafał Walkowiak

Krótkie przypomnienie

Ćw. 7: Układy sekwencyjne

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Układy kombinacyjne

Cyfrowe układy scalone c.d. funkcje

Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Funkcja Boolowska a kombinacyjny blok funkcjonalny

Układy Logiczne i Cyfrowe

Lista tematów na kolokwium z wykładu z Techniki Cyfrowej w roku ak. 2013/2014

Definicja układu kombinacyjnego była stosunkowo prosta -tabela prawdy. Opis układu sekwencyjnego jest zadaniem bardziej złożonym.

Automatyka. Treść wykładów: Multiplekser. Układ kombinacyjny. Demultiplekser. Koder

ćwiczenie 202 Temat: Układy kombinacyjne 1. Cel ćwiczenia

UKŁADY CYFROWE. Układ kombinacyjny

LICZNIKI Liczniki scalone serii 749x

INSTYTUT CYBERNETYKI TECHNICZNEJ POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ ZAKŁAD SZTUCZNEJ INTELIGENCJI I AUTOMATÓW

Część 3. Układy sekwencyjne. Układy sekwencyjne i układy iteracyjne - grafy stanów TCiM Wydział EAIiIB Katedra EiASPE 1

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Energoelektroniki i Maszyn Elektrycznych REJESTRY

Bramki logiczne Podstawowe składniki wszystkich układów logicznych

Cyfrowe Elementy Automatyki. Bramki logiczne, przerzutniki, liczniki, sterowanie wyświetlaczem

Podstawy działania układów cyfrowych...2 Systemy liczbowe...2 Kodowanie informacji...3 Informacja cyfrowa...4 Bramki logiczne...

Układy logiczne układy cyfrowe

1. Poznanie właściwości i zasady działania rejestrów przesuwnych. 2. Poznanie właściwości i zasady działania liczników pierścieniowych.

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Podstawy elektroniki cz. 2 Wykład 2

Politechnika Wrocławska, Wydział PPT Laboratorium z Elektroniki i Elektrotechniki

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Projekt z przedmiotu Systemy akwizycji i przesyłania informacji. Temat pracy: Licznik binarny zliczający do 10.

Podstawy Techniki Cyfrowej Liczniki scalone

Elektronika i techniki mikroprocesorowe

1.Wprowadzenie do projektowania układów sekwencyjnych synchronicznych

PoniŜej zamieszczone są rysunki przedstawiane na wykładach z przedmiotu Peryferia Komputerowe. ELEKTRONICZNE UKŁADY CYFROWE

Sławomir Kulesza. Projektowanie automatów synchronicznych

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Układy arytmetyczne. Joanna Ledzińska III rok EiT AGH 2011

Temat 5. Podstawowe bloki funkcjonalne

CYFROWE UKŁADY SCALONE STOSOWANE W AUTOMATYCE

5/11/2011. Układy CMOS. Bramki logiczne o specjalnych cechach. τ ~ R*C

Układy sekwencyjne. 1. Czas trwania: 6h

Przerzutnik ma pewną liczbę wejść i z reguły dwa wyjścia.

A B. 12. Uprość funkcję F(abc) = (a + a'b + c + c')a

Przerzutniki. Układy logiczne sekwencyjne odpowiedź zależy od stanu układu przed pobudzeniem

Przerzutnik (z ang. flip-flop) jest to podstawowy element pamiętający każdego układu

Układy logiczne układy cyfrowe

Kombinacyjne bloki funkcjonalne - wykład 3

Rok akademicki: 2030/2031 Kod: EEL s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Temat: Projektowanie i badanie liczników synchronicznych i asynchronicznych. Wstęp:

Pracownia elektryczna i elektroniczna. Elektronika cyfrowa. Ćwiczenie nr 5.

Elektronika (konspekt)

LABORATORIUM ELEKTRONIKI. Jakub Kaźmierczak. 2.1 Sekwencyjne układy pamiętające

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

LABORATORIUM ELEKTRONIKI UKŁADY KOMBINACYJNE

Sławomir Kulesza. Projektowanie automatów asynchronicznych

Statyczne i dynamiczne badanie przerzutników - ćwiczenie 2

Cyfrowe układy sekwencyjne. 5 grudnia 2013 Wojciech Kucewicz 2

CYFROWE BLOKI FUNKCJONALNE

W przypadku spostrzeżenia błędu proszę o przesłanie informacji na adres

6. SYNTEZA UKŁADÓW SEKWENCYJNYCH

Technika cyfrowa Układy arytmetyczne

Odbiór i dekodowanie znaków ASCII za pomocą makiety cyfrowej. Znaki wysyłane przez komputer za pośrednictwem łącza RS-232.

Tab. 1 Tab. 2 t t+1 Q 2 Q 1 Q 0 Q 2 Q 1 Q 0

LABORATORIUM TECHNIKA CYFROWA LICZNIKI I REJESTRY. Rev.1.1

Podział sumatorów. Równoległe: Szeregowe (układy sekwencyjne) Z przeniesieniem szeregowym Z przeniesieniem równoległym. Zwykłe Akumulujące

Ćwiczenie MMLogic 002 Układy sekwencyjne cz. 2

12. Wprowadzenie Sygnały techniki cyfrowej Systemy liczbowe. Matematyka: Elektronika:

WYKŁAD 8 Przerzutniki. Przerzutniki są inną niż bramki klasą urządzeń elektroniki cyfrowej. Są najprostszymi układami pamięciowymi.

Układy kombinacyjne 1

Układy logiczne. Wstęp doinformatyki. Funkcje boolowskie (1854) Funkcje boolowskie. Operacje logiczne. Funkcja boolowska (przykład)

U 2 B 1 C 1 =10nF. C 2 =10nF

TECHNIKA CYFROWA ELEKTRONIKA ANALOGOWA I CYFROWA. Badanie rejestrów

Podstawy elektroniki cyfrowej dla Inżynierii Nanostruktur. Piotr Fita

Funkcje logiczne X = A B AND. K.M.Gawrylczyk /55

Układy asynchroniczne

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Teoria automatów i układy sekwencyjne

Elektronika i techniki mikroprocesorowe. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych. Część: Technika Cyfrowa Liczba zajęć: 3 + zaliczające

Transkrypt:

IV YFROW LOI FUNONLN Technika yfrowa Wykład yfrowe bloki funkcjonalne dr inż. arosław Sugier aroslaw.sugier@pwr.wroc.pl IIR, pok. - UŁY ONWRSI OÓW. ody od = sposób reprezentacji sygnału cyfrowego za pomocą grupy sygnałów binarnych: sygnał cyfrowy wektor bitowy Gdzie np. sygnał cyfrowy: znaki..z, a..z,..9, znaki specjalne, interpunkcyjne i inne => tzw. kody alfanumeryczne; cyfry..9 => tzw. kody dwójkowo-dziesiętne; wartość całkowita z pewnego przedziału, np. < 8,+>; liczba z częścią ułamkową; inne... - -.. lasyfikacje kodów n - długość słowa kodowego (liczbitów wektora) - pojemność kodu (liczba wszystkich występujących słów w kodzie) ody zupełne i niezupełne = n kod zupełny < n kod niezupełny ody systematyczne (np. naturalny kod binarny) i niesystematyczne (np. alfanumeryczne) ody wagowe: każda pozycja w słowie kodowym (bit) ma określoną i niezmienną wartość - tzw. wagę. Np. -bitowy naturalny kod binarny (N): n = = 8 = M kod zupełny W a g i -.. ody dwójkowo-dziesiętne ak zakodować binarnie cyfry...9? = n =... Najpopularniejsze (n = ): Naturalny (8) ikena () (*) () lus (+, excess, S) niewagowy! 8 9 -.. ody o stałej liczbie jedynek: k z n W słowie n bitowym dokładnie k bitów jest równych eśli k = kod z n, zwany też kodem pierścieniowym lub prostym. la kodów pierścieniowych = n. Np. kod z :.. od pseudopierścieniowy (ohnsona) Systematyczny, ale niewagowy. = n. Np. kod b ( = 8): -.. od Gray a Zupełny kod niewagowy, w którym każde dwa kolejne słowa kodowe (także pierwsze i ostatnie) różnią się między sobą dokładnie jednym bitem. n = n = n =.. Inne kody etekcyjne i korekcyjne: dodany nadmiar umożliwia wykrycie lub wykrycie i korekcję określonej klasy błędów. Np. dodawanie bitu parzystości lfanumeryczne, np. kod SII (-bitowy); w komputerach stosowany 8-bitowy tzw. kod SII rozszerzony (extended SII), znaki o kodach powyżej bywają różne. ody kompresji danych... -

. Układy konwersji kodów od W UŁ OMINYNY od WY odstawowa klasyfikacja: nkoder (lub oder): kod W jest kodem prostym ( z n ). ekoder: kod WY jest kodem prostym ( z n ). Transkoder: żaden z kodów W ani WY nie jest z n. nkoder priorytetowy: jeśli na W zamiast kodu z n pojawi się więcej niż jedna jedynka, ustalona ranga priorytetów W decyduje która z nich określa odpowiedź układu (np. najstarsza). ekoder pełny: kod W jest zupełny (czyli m = n, gdzie n = liczba W, m = liczby WY). - Np. układ scalony TTL 8 9 ekoder niepełny. - dekoder kodu 8 8 9...... -8. ekodery N ekodery na 8 ng. k-to-n decoders (-to-, -to-8 etc.) ekodery na LS MS m m LS MS m m m = m = m m = postać kanoniczna m = m m m m m = WY aktywne m = m = m m m m (c) realizacja uproszczona LS MS m m = (c) m -9 postać kanoniczna regularna struktura na W bramkach iloczynu (+ negacje zmiennych W) - ekoder na - struktura matrycowa: ekoder na z sygnałem nable m m m m MS -to- k k k k m m8 m m m9 m m m m m m m l l -to- l l LS - -

askadowe łączenie dekoderów NOT + x na na 8 x na na z nable I I I I O O O O O O O O. Multipleksery i demultipleksery Multiplekser: układ kombinacyjny umożliwiający wybór i przesłanie na swoje wyjście sygnału z jednego z n W informacyjnych; numer W określany jest stanem W adresowych (sterujących). Zwykle numer W podawany jest w N jako liczba m bitowa; n = m. emultiplekser: układ kombinacyjny umożliwiający wybór i przesłanie sygnału ze swojego wejścia na jedno z n WY; numer WY określany jest stanem W adresowych (sterujących) j.w. I O O8 rzykład: multipleksowany (przełączany, komutowany) układ transmisji danych: I O O9 I O O O O W WY O O O O O O O O Numer W Numer WY - Multiplesker Linia przesyłowa emultiplesker - Idea realizacji: dekoder N bramkujący W informacyjne. Np. układy czterokanałowe (n =, m = ):. Realizacje funkcji boolowskich na układach konwersji kodów.. Wykorzystanie multiplekserów Realizacja funkcji n zmiennych na multiplekserze m kanałowym podanie na jego wejścia funkcji n m zmiennych. rzykłady (multipleksery -kanałowe, W adresowe): ekoder ekoder a) n m = f(, ) f(, ) f(, ) f(, ) f(a, b) a b (a implikuje b) - - b) n m = f(,, c) f(,, c) f(,, c) f(,, c) c /c c) n m > przykładowy przypadek szczególny: f (a, b, c, d) = Σ(,,,,, ) c d f f(a, b, c) ab c f /b /c /b a d c /c f (a, b, c, d) f (a, b, c) -.. Wykorzystanie dekoderów. ostać kanoniczna sumy iloczynów (jedynki funkcji) Np.: f (,, ) = Σ(,,,, ) f(, f (,,, ) ) f f(,,, ) ) -8

. ostać kanoniczna iloczynu sum (zera funkcji) f (,, ) = Π(,, ) f f(, (,,, ) ) f(, f (,,, ) ) RSTRY Najogólniej: Rejestr n-bitowy = grupa n przerzutników o wspólnych sygnałach sterujących, służąca do przechowywania (pamiętania) n wartości binarnych. Sposób wprowadzania / wyprowadzania informacji: a) szeregowy (serial): W WY b) równoległy (parallel): L W odsumowanie edna uniwersalna struktura + zmieniana dla konkretnej funkcji sieć połączeń W (multiplekser) lub WY (dekoder) rzydatność w architekturze programowalnych układów logicznych. -9 lasyfikacja: IO (arallel In arallel Out) ISO (arallel In Serial Out) SIO (Serial In arallel Out) SISO (Serial In Serial Out) WY -. Rejestry równoległe. Rejestry przesuwne Np. -bitowy rejestr IO = bufor -bitowy: edno i dwukierunkowe. Zwykle kaskada przerzutników typu z różnymi konfiguracjami połączeń. Np. b rejestr jednokierunkowy: W równoległe Serial In Serial Out przerzutniki o wspólnym W zegarowym. W zależności od rodzaju przerzutników może to być bufor typu zatrzask ( latch ) lub rejestr synchroniczny. Ładowanie zawartości zboczem narastającym lub opadającym. - lk /lear aktywne poziomem wysokim, lear poziomem niskim. rzed każdym zapisem () wymagane wyzerowanie rejestru (lear). WY równoległe - Układ wpisu równoległego bez konieczności uprzedniego kasowania: LIZNII Układy sekwencyjne, służące do zliczania i zapamiętywania liczby impulsów. W równoległe utomaty o W synchronizującym lk, którego impulsy podlegają zliczaniu (plus inne W sterujące, np. zerujące, bramkujące W itp.), i o sygnale wyjściowym Y = (a więc automat Moore a). Serial In Serial Out Liczba stanów automatu pojemność licznika = N. la liczników w N najczęściej N = n, n = liczba WY licznika. lk eśli w grafie występuje przejście q N- q licznik modulo N. eśli nie licznik do N oraz osobny sygnał zerujący. eśli w grafie występują przejścia zwrotne pomiędzy sąsiednimi stanami licznik rewersyjny (dodatkowe sygnały sterujące); jeśli nie licznik jednokierunkowy (zliczający w przód / wstecz). odstawowy podział: liczniki asynchroniczne ( prostsze) i synchroniczne ( szybsze). - -

. Liczniki asynchroniczne (szeregowe) odstawowa komórka liczników asynchronicznych: tzw. dwójka licząca - na przerzutniku typu T, lub : -bitowy asynchroniczny licznik N (modulo 8) = kaskada trzech dwójek liczących: lk T lk lk lk lk lk wójka licząca = dzielnik częstotliwości przez przełączany zboczem opadającym. Naturalny element konstrukcji liczników w N. - odstawowa wada liczników asynchronicznych: propagująca się kaskadowo lawina przełączeń przerzutników przy przejściu np. ze stanu do : lk τ τ τ t Rzeczywista sekwencja stanów: τ = czas przełączania się przerzutnika -. Liczniki synchroniczne Zliczane impulsy podawane równolegle na wejścia synchronizujące wszystkich przerzutników - nie ma kaskadowego przełączania się kolejnych przerzutników! odatkowe układy logiczne tzw. generacji przeniesienia. Warunek przełączania się bitu k : T k =... k- = lk Zaleta liczników synchronicznych: mniejsze opóźnienia, szybsze przełączanie się, większa częstotliwość pracy. O częstotliwości pracy decyduje szybkość układu generacji przeniesienia; na rysunku powyżej pokazana jest konfiguracja tzw. przeniesienia równoległego (szybsza, ale na wielowejściowych bramkach N): T k =... k- lternatywa - konfiguracja szeregowa (bramki tylko dwuwejściowe, ale wolniejsza): T k = T k- k-, T =. lk lk - -8. Zliczanie wstecz lk Rewersyjny licznik asynchroniczny (idea): Gate Up / own Up lk own Liczniki asynchroniczne przełączanie bitu k zboczem narastającym k-. Liczniki synchroniczne warunek przełączania się bitu k : T k = / /... / k- = (generacja równoległa) lub T k = T k- / k- = (generacja szeregowa) rzełączanie bitu wciąż opadającym zboczem zegara problemy z kaskadowym łączeniem liczników, sygnał lk nie może być traktowany jako - bit słowa licznika. -9 Rewersyjny licznik synchroniczny (idea; szeregowa generacja przeniesienia): Up / own lk -

UŁY RYTMTYZN. Sumatory rawie wszystkie obliczenia matematyczne dają się sprowadzić do działań arytmetycznych, te zaś dają się sprowadzić do dodawania. odstawowy podział: a) szeregowe (był przykład syntezy abstrakcyjnej automatu) układy sekwencyjne; b) równoległe układy kombinacyjne. lementy sumatora równoległego półsumator oraz sumator pełny: / S S S = = ompletny kaskadowy -bitowy sumator równoległy: i i i Si Si = i i i- i- i = i i + i i + i i i i i- i Si / S S S S - - Generacja przeniesienia w sumatorach kaskadowych Szybkość propagacji przeniesienia w kaskadzie decyduje o szybkości pracy całego sumatora. Na rysunku powyżej, przy czysto szeregowej propagacji przeniesienia pomiędzy poszczególnymi stopniami, całkowity czas sumowania jest wprost proporcjonalny do długości sumowanych słów. by zwiększyć maksymalną częstotliwość pracy sumatora konstruuje się specjalne szybkie układy generacji przeniesień, w których szeregowa propagacja jest eliminowana. ażdy bit tzw. stopień sumatora znajduje się w jednym z trzech stanów: a) generacji przeniesienia zerowego ( i = ), b) generacji przeniesienia jedynkowego ( i = ), c) propagacji przeniesienia ( i = i- ). -