Introducción Tipos de FF Ejercicios. Lógica Digital. Circuitos Secuenciales. Francisco García Eijó

Transcripción

1 Circuitos Secuenciales Organización del Computador I Departamento de Computación - FCEyN UBA 13 de Abril del 2010

2 Agenda 1 Repaso 2 ué son los circuitos secuenciales? 3 Tipos de Flip-Flops 4 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. Reducciones utilizando mapas de Karnaugh.

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

8 ué deberíamos saber hasta ahora? Operadores y funciones booleanas. Reducciones utilizando identidades. Reducciones utilizando mapas de Karnaugh. Dada una tabla de verdad poder escribir su función booleana. Implementar funciones utilizando compuertas lógicas.

9 ué deberíamos saber hasta ahora? Operadores y funciones booleanas. Reducciones utilizando identidades. Reducciones utilizando mapas de Karnaugh. Dada una tabla de verdad poder escribir su función booleana. Implementar funciones utilizando compuertas lógicas. Circuitos combinatorios.

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

15 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. Se denomina Flanco a la transición del nivel bajo al alto o del nivel alto al bajo.

16 Relojes (Clocks) Introducción Un reloj es un circuito que emite una serie de pulsaciones consecutivas con una anchura del pulso 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. La frecuencia del reloj se controla mediante un oscilador de cristal. Recordemos Frecuencia = 1 T

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 Asincrónicos: Flip-Flop RS S GRB R CLR

21 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

22 Sincrónicos: Flip-Flop RS S Clk R

23 Sincrónicos: Flip-Flop RS S GRB R CLR

24 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

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

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

27 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

28 Sincrónicos: Flip-Flop T T GRB CLR

29 Sincrónicos: Flip-Flop JK Características Sus entradas son J y K. 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

30 Flip-Flop JK J S Clk Clk K R

31 Flip-Flop JK J GRB K CLR

32 Ejercicio 1 Escribir un diagrama temporal 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 cambien 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.

33 Ejercicio 1 E I1 I2 S

34 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?

35 Solución 1

36 Solución 2

37 Ejercicio 2 Construir un circuito secuencial que respete la siguiente tabla de verdad: 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.

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

39 Solución S0 A J K B S1

40 Ejercicio 3 Implementar un circuito contador que por cada pulso de reloj incremente en uno su valor. Reflejar su salida en un display 7 segmentos. Aclaraciones El contador debera ir desde 0 hasta 7. Una vez llegado al final debera reiniciarse.

41 Ejercicio 4 Construir un circuito lógico para un semáforo que responda a la siguiente secuencia: Verde, Amarillo, Rojo, Rojo+Amarillo. Se pide que el estado Verde y Rojo se mantenga por 3 ciclos de reloj cada uno. Para los demás solo se requiere 1 ciclo.

42 Preguntas?