Geçtiğimiz hafta# Dizisel devrelerin tasarımı# Bu hafta# Örnek: Sekans algılayıcı# Örnek: Sekans algılayıcı# 12/11/12

Transkript

1 2//2 Geçtiğimiz hafta# İL 2 Dizisel Devrelerin Tasarımı ve Yazmaçlar ve Sayaçlar (Registers and Counters)# Dizisel devreler (sequential circuits) Mandallar (latches) İkidurumlular (flip-flops) Dizisel devrelerin analizi Dizisel devrelerin tasarımı Hacettepe Üniversitesi ilgisayar Müh. ölümü 2 u hafta# Dizisel devrelerin tasarımı Yazmaçlar Yazmaçların paralel yüklenmesi Kaydırma ve seri yükleme Seri toplama işlemi Evrensel kaydırma yazmacı Sayaçlar Dalgacık sayaçlar Zamanuyumlu sayaçlar Ve diğer sayaçlar.. Dizisel devrelerin tasarımı# Verilen tanımdan durum çizeneğini ve durum çizgesini oluştur. Gerekiyorsa durum sayısını azalt. İkili kodlanmış (binary coded) durum çizgesini elde etmek için durumlara ikili sayı değerleri ata. Kullanılacak olarak ikidurumluların türünü belirle. asitleştirilmiş ikidurumlu giriş ve çıkış denklemlerini elde et. Devre şemasını çiz. 3 4 Üç veya daha fazla ardışık gelen leri içeren bit dizgilerini algılayan bir devrenin tasarımı Devrenin durum çizeneği: S / S / D türü ikidurumlular kullanarak gerçekleştirme Dört farklı durumu ifade etmek için iki D türü ikidurumlu S / S / S 3 / S 2 / 5 S 3/ S 2/ 6

2 2//2 m m m 3 m 2 m m m 3 m 2 m 4 m 5 m 7 m 6 D D (t+) = D (,, ) = Σ(3,5,7) (t+) = D (,, ) = Σ(,5,7) y(,, ) = Σ(6,7) 7 m m m 3 m 2 y 8 D D Clock Uyarma gereksinimi çizelgesi (ecitation tables)# Devre tasarımında D türü ikidurumlular kullanıldığında, giriş denklemleri doğrudan sonraki durumlardan hesaplanabilir. ncak JK ve T türü ikidurumlular kullanıldığında bu kolay yol izlenemez. u amaçla durum çizelgesi ve giriş denklemleri arasındaki fonksiyonel ilişkiyi gösteren ve uyarma gereksinimi çizelgesi (ecitation tables) olarak adlandırılan bir çizelge kullanılmalıdır. y 9 Uyarma gereksinimi çizelgesi (ecitation tables)# JK ve T tipi ikidurumlular için uyarma gereksinimi çizelgeleri JK türü ikidurumlular ile İkidurumlu girişleri, durum çizelgesi ve JK tipi ikidurumlunun uyarma gereksinimi çizelgesinden bulunur. 2 2

3 2//2 JK türü ikidurumlular ile m m m3 m2 m m m 3 m 2 X X X X JK türü ikidurumlular ile J X X X X m 4 m 5 m 7 m 6 K J m m m 3 m 2 X X K m m m 3 m 2 X X J m 4 m 5 m 2 m 6 X X X X K J K ( ) 3 Clock 4 T türü ikidurumlular ile 3 bit lik ikili sayaç Durum çizeneği: T türü ikidurumlular ile dan a olan değişimi incele m m m3 m2 2 T türü ikidurumlular ile T Clock 2 m m m 3 m 2 2 T 2 2 T T 2 m m m 3 m 2 2 T T u hafta# Dizisel devrelerin tasarımı Yazmaçlar Yazmaçların paralel yüklenmesi Kaydırma ve seri yükleme Seri toplama işlemi Evrensel kaydırma yazmacı Sayaçlar Dalgacık sayaçlar Zamanuyumlu sayaçlar Ve diğer sayaçlar

4 2//2 Yazmaçlar ve Sayaçlar# İkidurumlu içeren devreler, genellikle gerçekleştirdikleri işlem ile adlandırılırlar. Yazmaçlar Sayaçlar Yazmaçlar (Registers)# Yazmaç: ir grup ikidurumludan oluşur, herbiri bir bitlik bilgiyi saklayabilmektedir. İkidurumlulara ek olarak yazmaç işlemlerinin gerçekleştirilmesini sağlayan geçitler de içerebilirler. Genel tanımı: Yazmaçlar, bir grup iki durumlu ile onun işleyişini etkileyen geçitlerden oluşur: İkidurumlular ikili bilgiyi tutar Geçitler, bilginin yazmaca nasıl aktarılacağını belirler bitlik Yazmaç# Temel Yazmaç İşlemleri# Sadece ikidurumlulardan oluşur. 4 girişteki veri, saat vuruşunda yazmaca aktarılır. clear : tüm ikidurumlular zaman girişinden bağımsız olarak lanır (resetlenir). Yazmacın sıfırlanması / birlenmesi Yazmacın paralel yüklenmesi Yazmacın içeriğinin sağa/sola kaydırılması Yazmaçtaki ikili sayının tümlenmesi Yazmaçtaki ikili sayının arttırılması / azaltılması Yazmaçtaki ikili bilginin başka bir yazmaca aktarılması Yazmaçların Paralel Yüklenmesi (Parallel Load)# Yazmaçların Paralel Yüklenmesi# En çok kullanılan işlemlerden biridir. Yazmacın tüm hücreleri aynı anda paralel olarak yüklenir. Saat vuruşu geldiğinde, tüm ikidurumlular tetiklenir. Yazmacın içeriğinin değişmemesi için : girişler sabit kalmalı clock girişi engellenmeli pek önerilmez, sizce neden?

5 2//2 Kaydırma İşlemi (Shift)# 4-bit Kaydırma Yazmacı# Yazmacın içeriği bir sağa ya da sola kaydırılır. En sağ/sol hücrelerin durumu değişik özellikler gösterebilir : Sıfırlanır. Yeni değer alır. En sol/sağdaki hücrenin değerini alır. (döngülü kaydırma) Sağa kaydırma yapar. Serial output: en sağdaki ikidurumlunun çıkışıdır. Serial input: en soldaki ikidurumlunun girişidir Seri Yükleme (Serial Transfer)# Sayısal bir sistem, birim zamanda bir bitlik bilgiyi aktarıp işliyor ise, seri moddadır denir. Seri Yükleme# yazmacından yazmacına aktarma Parallel modda ir yazmacın tüm bitleri hazırdır ve ir saat vuruşunda tüm bitler aktarılır. Seri modda Yazmaçlar bir seri giriş ve çıkışa sahiptir. ilgi, birim zamanda bir bit olarak aktarılır Seri Toplama (Serial ddition)# Paralel Toplama (4.bölüm)! Sayısal bilgisayarlarda işlemler genellikle paralel olarak yapılmaktadır. (hız) Seri işlemler daha çok saat vuruşunda gerçekleştiğinden daha yavaştır. Fakat, Daha az donanın bileşeni ile gerçekleştirilebilirler

6 2//2 Seri Toplama-! Seri Toplama Durum Çizelgesi# 3 32 Seri Toplama-2# Evrensel Kaydırma Yazmacı# Tek yönlü kaydırma yazmacı (unidirectional) Çift yönlü kaydırma yazmacı (bidirectional) Evrensel kaydırma yazmacı Her iki yöne de kaydırma yapabiliyor. Paralel yükleme yeteneğine sahiptir Evrensel Kaydırma Yazmacı# u hafta# Dizisel devrelerin tasarımı Yazmaçlar Yazmaçların paralel yüklenmesi Kaydırma ve seri yükleme Seri toplama işlemi Evrensel kaydırma yazmacı Sayaçlar Dalgacık sayaçlar Zamanuyumlu sayaçlar Ve diğer sayaçlar

7 2//2 Sayaçlar (Counters)# Yazmaçların özel bir türüdür. Önceden belirlenmiş bir dizi ikili durumdan geçer. Sayaçlardaki geçitler, bu belirlenmiş durum dizisini oluşturacak şekilde bağlanmıştır. Değişik türleri vardır : Dalgacık sayaçları (ikili, CD) Zamanuyumlu sayaçlar (ikili, yukarı-aşağı, CD) Ring, Johnson,... Dalgacık Sayaçları (Ripple Counters)# İkidurumlunun durum değiştirip değiştirmemesi uyarma girişleri yerine saat vuruşları ile denetlenir. Tüm ikidurumlular aynı anda durum değiştirmeyebilir İkili Dalgacık Sayacı (inary Ripple Counter)# 4-bitlik İkili Dalgacık Sayacı# İkili sayı dizisini takip eden sayaçlara ikili sayaçlar denir. İkili Sayma Dizisi den e geciş: è è è 39 4 CD Dalgacık Sayacı# ir onlu sayaçtır. -9 arası 9 dan sonra tekrar a döner. 3 Onluk CD Sayacı (Three-Decade CD Counter)# Durum Çizeneği Q, Q2 ve Q8 in C girişine uygulanır. Q2, Q4 ün C girişine uygulanır

8 2//2 Zamanuyumlu Sayaçlar# Zamanuyumlu sayaçlarda, Saat girişi tüm ikidurumlulara uygulanır. Ortak bir saat tüm ikidurumluları tetikler. Dalgacık sayaçlarında birim anda ikidurumlu tetiklenir! İkili Sayaç# 3 2 = den e geçiş: -, her saat vuruşunda değer degiştirir. -, = olduğu için değer değiştirir. - 2, = oldugu için değer değiştirir. - 3, değer değiştirmez ( 2 =) bit Yukarı-şağı İkili Sayacı (4-it Up-Down inary Counter)# CD Sayacı Durum Çizelgesi# şağı sayma durumunda: daima değer değiştirir. Diğer konumlardaki bitlerin değeri sağındaki bitlerin değerleri ise değişir Paralel Yüklemeli İkili Sayaç # CD Sayacını Paralel Yüklemeli İkili Sayaç Kullanarak Elde Etmenin İki Yolu# 3 2 = ise Load =, Inputs = sayaca yüklenir 3 2 = ise Clear =, sayaç sıfırlanır

9 2//2 Kullanılmayan Durumlar ile Sayaç# Kullanılmayan Durumlar ile Sayaç# Devre tasarlandıktan sonra kullanılmayan durumlardaki değişimleri incelemek gerekir Halka Sayacı (Ring Counter)# Herhangi bir zamanda sadece bir iki durumlu set durumundadır. Johnson Sayacı# 2-bitlik bir sayaç ve bir kod çözücü kullanarak gerçekleştirilebilir