registers and counters מבוסס על הרצאות של יורם זינגר, האוניברסיטה...
Post on 21-Dec-2015
242 views
TRANSCRIPT
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