Introducción Flip-Flops Ejercicios Resumen. Lógica Digital. Circuitos Secuenciales - Parte I. Francisco García Eijó

Transcripción

1 Lógica Digital Circuitos Secuenciales - Parte I Francisco García Eijó Organización del Computador I Departamento de Computación - FCEyN UBA 7 de Septiembre del 2010

2 Agenda 1 Repaso 2 Multimedia Logic 3 ué son los circuitos secuenciales? 4 Tipos de Flip-Flops 5 Ejercicios

3 ué deberíamos saber hasta ahora?

4 ué deberíamos saber hasta ahora? Operadores y funciones booleanas.

5 ué deberíamos saber hasta ahora? Operadores y funciones booleanas. Reducciones utilizando identidades.

6 ué deberíamos saber hasta ahora? Operadores y funciones booleanas. Reducciones utilizando identidades. Dada una tabla de verdad poder escribir su función booleana.

7 ué deberíamos saber hasta ahora? Operadores y funciones booleanas. Reducciones utilizando identidades. Dada una tabla de verdad poder escribir su función booleana. Graficar circuitos lógicos.

8 ué deberíamos saber hasta ahora? Operadores y funciones booleanas. Reducciones utilizando identidades. Dada una tabla de verdad poder escribir su función booleana. Graficar circuitos lógicos. Circuitos combinatorios.

9 Multimedia Logic

10 ué son los circuitos secuenciales? Definición Los circuitos secuenciales son aquellos en los que sus salidas no dependen unicamente del estado de las entradas en un tiempo t sino también del estado de las salidas en el instante t-1. Para ello es necesario que el sistema disponga de elementos de memoria que le permitan recordar su estado.

11 Flip-Flops Introducción Un FF es un dispositivo capaz de almacenar un bit. Utilizan el principio de la retroalimentación. Esta característica es utilizada en Electrónica Digital para memorizar resultados. El paso de un estado a otro se realiza variando las entradas. Según el tipo de entradas pueden dividirse en:

12 Flip-Flops Introducción Un FF es un dispositivo capaz de almacenar un bit. Utilizan el principio de la retroalimentación. Esta característica es utilizada en Electrónica Digital para memorizar resultados. El paso de un estado a otro se realiza variando las entradas. Según el tipo de entradas pueden dividirse en: Asincrónicos: Solo tienen entradas de control y pueden cambiar de estado en cualquier momento.

13 Flip-Flops Introducción Un FF es un dispositivo capaz de almacenar un bit. Utilizan el principio de la retroalimentación. Esta característica es utilizada en Electrónica Digital para memorizar resultados. El paso de un estado a otro se realiza variando las entradas. Según el tipo de entradas pueden dividirse en: Asincrónicos: Solo tienen entradas de control y pueden cambiar de estado en cualquier momento. Sincrónicos: Además de las entradas de control posee una entrada de sincronismo o de reloj. El sistema solo puede cambiar en los instantes de sincronismo.

14 Relojes (Clocks) Introducción Un reloj es un circuito que emite una serie de pulsaciones consecutivas con una frecuencia definida. Se denomina Flanco a la transición del nivel bajo al alto o del nivel alto al bajo. El periodo entre dos flancos ascendentes o descendentes se denomina tiempo de ciclo del reloj. Recordemos Frecuencia = 1 T

15 Tipos de Sincronismo Sincronismo por nivel (alto o bajo) El sistema lee sus entradas cuando el reloj esta en estado alto o bajo.

16 Tipos de Sincronismo Sincronismo por nivel (alto o bajo) El sistema lee sus entradas cuando el reloj esta en estado alto o bajo. Sincronismo por flanco (de subida o de bajada) El sistema lee sus entradas justo cuando se produce el flanco activo.

17 Asincrónicos: Flip-Flop RS Características Dispositivo de almacenamiento temporal de dos estados alto y bajo. Sus entradas principales son Set y Reset. S o Set: Cuando esta en 1 la salida esta en 1. R o Reset: Cuando esta en 1 la salida esta en 0. S R t t Indefinido

18 Asincrónicos: Flip-Flop RS S R

19 Asincrónicos: Flip-Flop RS S R

20 Sincrónicos: Flip-Flop RS Características Además de las entradas R y S posee una entrada C de sincronismo. Esta entrada lo que haces es permitir o no el cambio de estado del FF. C S R t+1 0 X X t t Indefinido

21 Sincrónicos: Flip-Flop RS S Clk R

22 Sincrónicos: Flip-Flop RS S GRB R CLR

23 Sincrónicos: Flip-Flop D (Delay) Características Posee solo una entrada D. La salida obtiene el valor de la entrada D cuando la señal del Clock se encuentra activada. C D t+1 0 X t

24 Sincrónicos: Flip-Flop D (Delay) D S Clk Clk R

25 Sincrónicos: Flip-Flop D (Delay) D GRB CLR

26 Sincrónicos: Flip-Flop T Características Posee solo una entrada T. Si hay un 0 en la entrada T, cuando se aplica un pulso de reloj la salida matiene el valor del estado presente. Si hay un 1 se complementa. C T t+1 0 X t 1 0 t 1 1 t

27 Sincrónicos: Flip-Flop T T GRB CLR

28 Sincrónicos: Flip-Flop JK Características Sus entradas son J y K en honor a Jack Kilby. Comportamiento similar al RS salvo que permite el estado 1 1 en sus entradas. Se considera como el FF universal ya que puede configurarse para obtener los demás FF. C J K (t + 1) 0 X X t t t

29 Flip-Flop JK J S Clk Clk K R

30 Flip-Flop JK J GRB K CLR

31 Ejercicio 1 Escribir un diagrama temporal de las señales e, i1, i2 y s para el siguiente circuito secuencial desde 0 ns hasta 80 ns, suponiendo: Un retardo de 15 ns para la compuertas XOR y OR. Un retardo de 5 ns para la compuerta NOT. En el tiempo 0 ns la señal e cambia a 1, inicialmente esta en 0. Las señales i 1, i 2 y s tienen valor 1, 0 y 0 respectivamente en el tiempo 0 ns. Suponer que los componentes empiezan a estabilizarse cuando sus señales de entrada están estables.

32 Ejercicio 1 E I1 I2 S

33 Ejercicio 1 E I1 I2 S Preguntas: 1 Podría alcanzar s un valor estable bajo las hipótesis dadas? 2 Lo alcanzaría si e fuera 0 en lugar de 1?

34 Solución 1

35 Solución 2

36 Ejercicio 2 Construir un circuito secuencial que respete la siguiente tabla característica: A B n n+1 S 0 S Ayuda: Considerar que el circuito resultante debe tener las entradas A y B, las salidas S 0 y S 1, y un estado interno.

37 Solución A B n n+1 S 0 S 1 J K X X X X X X X X 0

38 Solución S0 A J K B S1

39 Ejercicio 3 Implementar un registro contador de dos bits, que cumpla con los siguientes estados y que cada cambio se produzca por un pulso de reloj

40 Resumen Resumen ué es el Multimedia Logic?

41 Resumen Resumen ué es el Multimedia Logic? ué son los circuitos secuenciales?

42 Resumen Resumen ué es el Multimedia Logic? ué son los circuitos secuenciales? Tipos de Flip-Flops.

43 Resumen Resumen ué es el Multimedia Logic? ué son los circuitos secuenciales? Tipos de Flip-Flops. Diagramas temporales.

44 Resumen Resumen ué es el Multimedia Logic? ué son los circuitos secuenciales? Tipos de Flip-Flops. Diagramas temporales. Como configurar los Flip-Flops para un determinado comportamiento.

45 Resumen Resumen ué es el Multimedia Logic? ué son los circuitos secuenciales? Tipos de Flip-Flops. Diagramas temporales. Como configurar los Flip-Flops para un determinado comportamiento. Contadores. Próxima clase: Jueves 9 de Septiembre, 18:30 Hs. Ejercicio de Parcial