Download presentation
Presentation is loading. Please wait.
1
Registers and Counters
יהודה אפק, נתן אינטרטור אוניברסיטת תל אביב מבוסס על הרצאות של יורם זינגר, האוניברסיטה העברית י"ם חובר בספטמבר 2001
2
Registers יחידות סטנדרטיות המשמשות לאגירת נתונים בעזרת FF.
מחזיקות את המשתנים אשר צריכים להיות זמינים (לולאות משתנה לולאה) מאפשרים "מבחר" פעולות: הזזות "ימינה" "שמאלה" "מעגליות" טעינה פשוטה ומהירה מנייה "מעלה" "מטה" משמשים ברכיבים המהירים ביותר אבן היסוד של CPU אוגרים ל- Integers ובדר"כ אוגרים נוספים ל- Floating Point ALU CU Arithmetic Logic Unit Control Unit חובר בספטמבר 2001
3
אוגר 4-bit עם טעינה מקבילית
שעון משותף דורש טעינה כל פעם שהשעון חובר בספטמבר 2001
4
אוגר 4-bit עם טעינה מקבילית ועם בקרה
מימוש בעזרת SRFF LOAD = 0 אין שינוי ערך LOAD = 1 CLEAR איפוס אסינכרוני אוגר 4-bit עם טעינה מקבילית ועם בקרה חובר בספטמבר 2001
5
טעינה מקבילית עם בקרה -מימוש בעזרת DFF
כאשר Load = 0 כניסות DFFs מקבלות את היציאות והערך הקודם נשאר חובר בספטמבר 2001
6
מימוש לוגיקה סדרתית ע"י אוגרים
CP ערך המצב הבא מעגל צירופי יציאות כניסות load = 1 clear = 1 האוגר משמש כ"זוכר מצב" המעגל הצירופי יכול להיות ממומש ע"י: לוגיקה בדידה רכיבים סטנדרטיים Select, Mux יחידות זיכרון (ROM) LOAD ו- CLEAR קבועים כך שאין השפעה חיצונית על האוגר חובר בספטמבר 2001
7
דוגמא: טבלת המצבים שני משתני מצב B, A משתנה כניסה X. משתנה יציאה Y.
נוכחי הבא יציאה A B X Y 1 2 3 4 5 6 7 טבלת המצבים חובר בספטמבר 2001
8
מימוש ע"י אוגר ושערים לוגים
A D1 B D2 D3 לא בשימוש Y Note, there is a need of two FF to connect the output of the gates back to the inputs. Why? D4 L=1 C=1 X חובר בספטמבר 2001
9
אוגרי הזזה - Shift Registers
n ביטים – n יחידות של FF יציאה טורית כניסה טורית MSB LSB הזזה שמאלה Serial Output (SO) Serial Input (SI) MSB LSB הזזה ימינה (defaults: 0 – pos 1 – neg ) יציאה טורית כניסה טורית MSB LSB הזזה מעגלית שמאלה MSB LSB הזזה מעגלית ימינה שימושים: כפלים/חילוקים פשוטים קודים (לינאריים) לתיקון שגיאות הצפנות... חובר בספטמבר 2001
10
אוגרי הזזה - מימוש פשוט אוגרי הזזה - העברה טורית SI CP SO
D Q SO אוגר הזזה 4 ביטים אוגרי הזזה - העברה טורית חיבור ה – SI של אוגר "מקבל" אל ה – SO של אוגר "מוסר". דורש פעימות שעון כאורך האוגרים. שעון cp אוגר הזזה A SO SI אוגר הזזה B SO(B) CPI CPI בקרת הזזה Shift Control Word Time זמן מילה CPI T1 T2 T3 T4 A: B: SO(B): 1 1 1 חובר בספטמבר 2001
11
Serial Shift Register with Parallel Load
חובר בספטמבר 2001
12
0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 Serial Input for RIGHT Shift 0 1 חובר בספטמבר 2001
13
Serial Input for LEFT Shift
1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 חובר בספטמבר 2001
14
חיבור טורי ע"י אוגרי הזזה
חיבור טורי ע"י אוגרי הזזה הזז מינה SI SO SR-A X FA S OP CP cp Y כניסה חיצונית Z C SI SR-B OP SO D FF Q cp אוגר הזזה - טעינה/בקרה clear זמן החיבור כאורך האוגרים (1+). DFF : שומר על ה Carry מהדרגה הקודמת יש לאפס את DFF לפני תחילת החיבור הראשון חיסכון בחומרה האטה לעומת חיבור מקבילי אות הבקרה צריך להיות "1" כל משך החיבור חובר בספטמבר 2001
15
מונים - Counters מעגלים סדרתיים העוברים דרך סדרת מצבים נתונה מראש
Count Pulse – דופק מנייה שעון או מקור חיצוני גורמים למעבר טבלת המעברים: n מצבים שורה i שורה i+1 שורה n שורה 1 דוגמא: מונה 3 סיביות בינאריות 000 111 001 אין כניסות ויציאות מעבר מתבצע כל דופק שעון משמשים לתזמון, חלוק תדר וכו'... 110 010 101 011 100 חובר בספטמבר 2001
16
טבלת עירור עבור מונה 3 ביט בינארי
טבלת עירור – מימוש בעזרת TFF עבור מונים בינאריים כדאי להשתמש ב – TFF היות והפעולה הבסיסית הינה היפוך מצב. לדוגמא - עבור סיבית ה- least מתבצע היפוך כל פעימה טבלת עירור עבור מונה 3 ביט בינארי סדרת מנייה כניסות FF X3 X2 X1 TX3 TX2 TX1 1 חובר בספטמבר 2001
17
באינדוקציה - עבור מונה בינארי בן i סיביות:
TX1 = 1 TX2 = X1 TX3 = X1X2 X3 1 X2 X3 X1 TXi = Txi-1Xi-1 1 X2 מסקנה X1 באינדוקציה - עבור מונה בינארי בן i סיביות: Count Pulse TX3 TX2 TX1 T T T TX3 TX21 TX1 Q Q Q X3 X2 X1 “1” O3 O2 O1 חובר בספטמבר 2001
18
מונים בינאריים - ניתוח שני
1 1 Count Down מעברים 1 0 או 0 1 מתבצעים כאשר כל הביטים "הקודמים" הינם 00…0 Count Up מעברים 1 0 או 0 1 מתבצעים כאשר כל הביטים "הקודמים" הינם 11…1 חובר בספטמבר 2001
19
מונים בינאריים - ספירה מעלה/מטה
Count Up Count Down Ti = Ti-1Qi-1 Count Up Ti = Ti-1Q'i-1 Count Down T1 = 1 בכל "פעימה" - חובר בספטמבר 2001
20
Up Counter חובר בספטמבר 2001
21
Down Counter חובר בספטמבר 2001
22
Up-Down Counter חובר בספטמבר 2001
23
1 1 0 0 0 1 1 0 0 חובר בספטמבר 2001
24
מונה כללי – דוגמא בעזרת JKFF
000001 010 100 101 110 6 מצבים 3 דלגלגים סדרת מנייה כניסות ה - FF A B C JA KA JB KB JC KC 1 לא מנוצל A B C 1 פירוט לשורה ראשונה : J K C: 0 1 (Set OR Flip) 1 B: 0 0 (Reset OR Stay) 0 A: 0 0 (Reset OR Stay) 0 חובר בספטמבר 2001
25
מימוש: JA JA = B KA = B KA JB = C KB = 1 JC = B’ KC = 1 1 B A C B
00 01 11 10 1 JA A JA = B KA = B C B 00 01 11 10 1 KA A JB = C KB = 1 JC = B’ KC = 1 C A B C Q’ Q Q’ Q Q’ Q K J K J K J cp “1” “1” חובר בספטמבר 2001
26
דיאגרמת מצבים מצב JA JB JC KA KB KC 011 1 111 100 000 000 111 001 110
010 101 100 011 מצב JA JB JC KA KB KC 011 1 111 100 000 חובר בספטמבר 2001
27
מנה – עבור למצב בינארי הבא
מונים – סיכום Reset - איפוס CP LOAD COUNT פונקציה/ פעולה אפס 1 אין שינוי * טען כניסות מנה – עבור למצב בינארי הבא Load Reset L R Clock Pulse Count CP C דוגמא – מנייה modulo n: נאתחל את המונה בערך X נאפשר מנייה עד ערך X+n-1 הערך X+n-1 יגרום לטעינה מחודשת או לאתחול של האוגר/מונה חובר בספטמבר 2001
28
דוגמא – מנייה מודולו 6: טריק "מלוכלך": X=0 “1” 01 2 3 4 5 “1” “0”
L R “1” Clock “1” CP C “0” X=3 L “1” R 3 4 5 6 7 8 Clock “1” CP C טריק "מלוכלך": 6 01 2 3 4 5 “0” L R Clock “1” CP C אין השפעה חובר בספטמבר 2001
29
ניתוח – מיקרה 2 Load “3” Load “3” M 3 4 5 6 7 8 3 ...
S נאתחל את המונה בערך 3 נאפשר מנייה עד ערך 3+6-1=8 הערך 8 יגרום לטעינה מחודשת של האוגר/מונה מחזור מנייה חובר בספטמבר 2001
30
ניתוח – טריק "מלוכלך" Direct Preset: M0 S0 Master Count-up “5 6” M S Slave Count-up Ends “5 6” מחזור מנייה של העבד (שעון למעלה): חובר בספטמבר 2001
31
חיבור טורי – מימוש בעזרת JKFF
נתייחס אל הנשא מהדרגה הקודמת כאל מצב ונסתכל על טבלת העירור/מעברים מצב נוכחי Carry – Q כניסות מצב הבא Q יציאה S בקרה X Y JQ KQ 1 Cn an bn Cn+1 Sn JQ = XY KQ = X’Y’ = (X+Y)’ S = XYQ נוכל לממש את המחבר הטורי ע"י 2 אוגרי הזזה + JKFF + שערים בדידים חובר בספטמבר 2001
32
מימוש מסכם טורי ע"י JKFF SR - A SR - B
SI הזז ימינה S SR - A SO=X CP J Q כניסה חיצונית K SR - B SO=Y Clear בקרות J,K של JKFF תלויות רק ביציאות אוגרי ההזזה. חובר בספטמבר 2001
Similar presentations
