(926)274-88-54
Бесплатная доставка.
Бесплатная сборка.
График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
|
|
Звоните! (926)274-88-54 Бесплатная доставка. Бесплатная сборка. |
Ассортимент тканей График работы: Ежедневно. С 8-00 до 20-00. Почта: soft_hous@mail.ru |
  
|
Читальный зал --> Программные средства foundation  ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ огические схемы подразделяются на два класса: комбинационные и последовательностные . Комбинационной является такая логическая схема, сигналы на выходах которой зависят только от текущих значений входных сигналов. Барабанный переключатель каналов у старых телевизоров подобен комбинационной схеме: номер выбранного канала, служащий его вьеходом , определяется только текущим положением ручки переключателя. Последовательностная схема - это такая логическая схема, выходные сигналы которой определяются не только текущими значениями входных сигналов, но зависят также от последовательности значений входных сигналов в прошлом, причем возможно, что эта зависимость простирается сколь угодно далеко назад. Переключатель каналов телевизора или видеомагнитофона, управляемый нажатием кнопок вверх и вниз , является последовательностным устройством: выбор канала зависит от последовательности нажатий вверх/вниз, имевших место в прошлом, по крайней мере, с того момента, когда вы включили телевизор 10 часов назад, а, возможно, и с еще более давнего времени, когда вы впервые установили аппарат у себя дома. Таким образом, неудобно, а часто невозможно, описать поведение последовательностной схемы таблицей, в которой выходные сигналы перечисляются как функции последовательности входных сигналов, принятой к настоящему моменту времени. Чтобы знать, где вы окажетесь в следующий момент, нужно знать, где вы находитесь сейчас. Нельзя определить, какой канал в данное время выбран переключателем каналов в вашем телевизоре, основываясь только на предшествующей последовательности нажатий управляющих кнопок, независимо от того, сколько предыдущих нажатий вы учтете - 10 или 1000. Нужно знать больше, необходима информация о текущем состоянии переключателя каналов. Лучшим, по-видимому, определением состояния из всего, что мне довелось увидеть, является определение, данное Хеллерманом (Herbert Hellerman) в его книге Принципы построения компьютерных систем {Digital Computer System Principles. McGraw-Hill, 1967): Состояние {state) последовательностной схемы - это совокупность переменных состояния {state variables), чьи значения в любой фиксированный момент времени содержат всю информацию о прошлом, необходимую для того, чтобы объяснить поведение схемы в будущем. В примере с переключателем каналов текущий номер канала - это состояние переключателя в данный момент. Внутри телевизора это состояние может храниться в виде семи двоичных переменных состояния, представляющих десятичное число из интервала от О до 127. При заданном текущем состоянии (номер канала) мы всегда можем предсказать следующее состояние как функцию от входных воздействий (от нажатия кнопок переключения вверх или вниз). В этом примере один непосредственно наблюдаемый выходной сигнал последовательностной схемы -высвечиваемый номер канала-является выражением самого состояния в закодированном виде. .Другие выходные сигналы (внутри телевизора) могут быть комбинационными функциями только состояния (например, выбор поддиапазона настройки приемника: VHF, UHF или кабельное телевидение), либо функциями состояния и входного воздействия (например, выключение телевизора, если текущее состояние переключателя каналов равно О и нажата клавиша вниз ). У переменных состояния может не быть прямого физического смысла. Как правило, существует много способов описания конкретной последовательностной схемы. Например, состояние переключателя каналов в телевизоре можно бьшо бы представлять тремя двоично-десятичными цифрами или 12 двоичными разрядами, не используя многие из 4096 возможных комбинаций битов. У цифровой схемы, как мы увидим дальше в этой главе, переменные состояния имеют двоичные значения, соответствующие определенным логическим сигналам в этой схеме. Схема с п двоичными переменными состояния может находиться в одном из 2 состояний. Как бы велико ни было число 2 , оно всегда конечно и никогда не принимает бесконечного значения, поэтому последовательностные схемы называют конечными автоматами (finite-state machines). В большинстве последовательностных схем изменение состояния происходите моменты времени, задаваемые тактовым сигналом (clock) от независимого источника. На рис. 7.1 приведены временные диаграммы и терминология для типичных тактовых сигналов. Принято считать, что активным у тактового сигнала является высокий уровень, если состояние изменяется в момент, задаваемый нарастающим фронтом тактового сигнала, или тогда, когда тактовый сигнал имеет высокий уровень HIGH; в противном случае говорят, что активным у тактового сигнала является низкий уровень. Периодом тактового сигнала (clock period) называют отрезок времени между соседними переходами, совершаемыми сигналом в одном и том же направлении, а частотой тактового сигнала (clock frequency) - величину, обратную периоду. Первый перепад или импульс в пределах периода, а иногда и сам период называются тактом системных часов (clock tick). Выраженное в процентах относительное время, в течение которого тактовый сигнал имеет активный уровень, представляет собой коэффициент заполнения (duty cycle). Источником тактового сигнала в различных цифровых системах -от наручных часов до суперкомпьютеров - служит автономно работающий кварцевый генератор. Частота тактового сигнала колеблется в широком диапазоне -от 32.768 кГц (в наручных часах) до 500 МГц (в RISC-процессоре на основе КМОП-технологии с периодом 2 не); в типичной системе, состоящей из ТТЛ-и КМОП-схем, частота тактового сигнала имеет значение от 5 до 150 МГц. БЕСКОНЕЧНЫЕ АВТОМАТЫ Группой математиков недавно были предложены конструкции, у которых число состояний не является конечным, и они все еще продолжают подсчет... Простите, это всего лишь шутка. Существуют математические модели автоматов с бесконечным числом состояний типа машин Тьюринга. Обычно они состоят из небольшого управляющего устройства, являющегося конечным автоматом, и вспомогательной памяти неограниченного обьема типа бесконечной ленты. изменение состояния (а) происходит здесь период = tp частота = 1Д (b) изменение состояния f происходит здесь коэффициент заполнения = t/t CLK L ~\ I ми~л г коэффициент заполнения = t /t Рис. 7.1. Тактовые сигналы; (а) с высоким активным уровнем; (Ь) с низким активным уровнем В этой главе мы рассмотрим последовательностные схемы двух типов, из которых состоит большинство практических цифровых устройств. Последовательностная схема с обратной связью (feedback sequential circuit), построенная на обычных вентилях, благодаря наличию обратных связей обладает памятью; такого рода схемами являются стандартные узлы типа защелок и триггеров, используемое в качестве готовых блоков при проектировании на более высоком уровне. Эти узлы, в частности переключающиеся по фронту D-триггеры, используются в тактируемых синхронных конечных автоматах (clocked synchronous state machines) для создания устройств, в которых происходит опрос входных сигналов, а выходные сигналы изменяются в моменты времени, задаваемые управляющим тактовым сигналом. При разработке высокопроизводительных систем и СБИС иногда полезны рассматриваемые в продвинутых учебных курсах последовательностные схемы других типов: схемы с основным колебанием произвольного вида (general fundamental mode circuit), многоимпульсные и многофазные схемы. 7.1. Элементы с двумя устойчивыми состояниями Простейшая последовательностная схема состоит из пары инверторов, охваченных петлей обратной связи, как показано на рис. 7.2. У этой схемы нет входов и есть два выхода: Q и Q L. ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку. Звоните! Ежедневно! (926)274-88-54 Продажа и изготовление мебели. Копирование контента сайта запрещено. Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы. |