Digitális hálózatok dr. Keresztes Péter 2005.

A logikai értékek és műveletek Kombinációs hálózatok tervezése A logikai értékek és műveletek Két-értékes rendszerek: Állítások: IGAZ, HAMIS Bináris számrendszer: 1, 0 Kapcsolók: BEKAPCSOLVA, MEGSZAKÍTVA

A kapcsoló algebra azonosságai

A kombinációs hálózat fekete-doboz modellje Kombinációs hálózatok tervezése A kombinációs hálózat fekete-doboz modellje X1. . . .Xn : bemenetek, logikai változók Y1. . . .Ym : kimenetek,

Kombinációs hálózat definiálása táblázattal Kombinációs hálózatok tervezése Kombinációs hálózat definiálása táblázattal Három bemenet : X1, X2, X3 Két kimenet: Y1, Y2

Kombinációs hálózatok specifikációs mélysége Kombinációs hálózatok tervezése Kombinációs hálózatok specifikációs mélysége ●Teljesen specifikált: minden bemeneti variációra minden kimenet értéke elő van írva ● Nem-teljesen specifikált: van olyan bemeneti variáció, ahol egy kimeneti változó értéke közömbös

Egykimenetű kombinációs hálózat igazságtáblázata

Igazságtáblán megadott logikai függvény algebrai alakja

Logikai függvények megadása grafikus szimbólumokkal Kombinációs hálózatok tervezése Logikai függvények megadása grafikus szimbólumokkal

Grafikus logikai szimbólumok (Európai szabvány) Kombinációs hálózatok tervezése Grafikus logikai szimbólumok (Európai szabvány)

Néhány grafikus szimbólum a DSCH 3.5 editorból (IEEE szabvány)

A kétváltozós logikai függvények Kombinációs hálózatok tervezése A kétváltozós logikai függvények BEM. VÁLT. FÜGGVÉNYÉRTÉKEK x1 x2 f0 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 f15 1

Nevezetes kétváltozós függvények 0 generátor f0 1 generátor f15 Kétbemenetű ÉS (AND) f1 Kétbemenetű NÉS (NAND) f14 Kétbemenetű VAGY (OR) f7 Kétbemenetű NVAGY (NOR) f8 Kizáró VAGY (EXOR) f6 Ekvivalencia (EXNOR) f9 Inhibíció f2 Implikáció f13 Bizonyítsuk, hogy a táblázat alapján definiált függvény-negáció az algebrai alakokra is áll!

Függvények egyszerűsítésének módszerei Kombinációs hálózatok tervezése Függvények egyszerűsítésének módszerei Egyszerűsítés algebrai módszerrel Quine módszere A Karnaugh táblás módszer A Quine-McCluskey módszer

Kombinációs hálózatok tervezése Az algebrai módszer

A Karnaugh-táblás módszer I. Kombinációs hálózatok tervezése A Karnaugh-táblás módszer I. Három változós Karnaugh-tábla:

A Karnaugh-táblás módszer II. Kombinációs hálózatok tervezése A Karnaugh-táblás módszer II. Négy változós Karnaugh-tábla:

Szomszédos mintermek összevonása Kombinációs hálózatok tervezése Szomszédos mintermek összevonása

Szomszédos termek összevonása Kombinációs hálózatok tervezése Szomszédos termek összevonása B D

Teljesen határozott függvények egyszerűsítése K-táblán Kombinációs hálózatok tervezése Teljesen határozott függvények egyszerűsítése K-táblán Prímimplikánsok: Felesleges prímimplikáns

Nem teljesen határozott logikai függvények egyszerűsítése K-táblán Kombinációs hálózatok tervezése Nem teljesen határozott logikai függvények egyszerűsítése K-táblán Prímimplikánsok: Felesleges prímimplikáns

Teljesen specifikált, egykimenetű kombinációs hálózatok tervezése LÉPÉSEK: Egyszerűsítés K táblával Döntés a logikai építőelemek választékáról 3. Realizáció

Hálózat-tervezési példa Kombinációs hálózatok tervezése Hálózat-tervezési példa F : ( 2, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) Prímimplikánsok: Irredundáns lefedés:

Realizáció NÉS kapukkal Kombinációs hálózatok tervezése Realizáció NÉS kapukkal

Nem teljesen specifikált, egy-kimenetű hálózatok tervezése Kombinációs hálózatok tervezése Nem teljesen specifikált, egy-kimenetű hálózatok tervezése 1. lépés: Egyszerűsítés Karnaugh táblával 2.lépés: Döntés a logikai építőelemek választékáról 3. lépés: Realizáció

Egy nem-teljesen specifikált, egykimenetű KH tervezése Kombinációs hálózatok tervezése Egy nem-teljesen specifikált, egykimenetű KH tervezése Felsoroljuk az 1-es és közömbös mintermeket: F1 : ( 2, 4, 5, 9, 10, 11, 12, 14, 15) Fdc : (0, 6, 13)

A tervezési feladat megoldása Kombinációs hálózatok tervezése A tervezési feladat megoldása Prímimplikánsok: Irredundáns lefedés:

Tervezési példa nem teljesen specifikált esetre (2) Kombinációs hálózatok tervezése Tervezési példa nem teljesen specifikált esetre (2) A B C D F 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 - 1 0 0 1 - 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0

Több-kimenetű kombinációs hálózatok tervezése (Egy bevezető példa)

Több-kimenetű kombinációs hálózatok tervezése (Egy bevezető példa) BC csak egyszer!!!!

Kombinációs hálózatok tervezése Prímimplikáns készlet többkimenetű kombinációs hálózatok egyszerűsítéséhez: alapelv Nemcsak a közös prímimplikánsok egyszeri megvalósítása egyszerűsítheti a realizációt, hanem a közös implikánsok is. Ezek közül a legnagyobbakat érdemes megkeresni.

Kombinációs hálózatok tervezése Prímimplikáns készlet többkimenetű kombinációs hálózatok egyszerűsítéséhez: egy másik példa

Kombinációs hálózatok tervezése Prímimplikáns készlet többkimenetű kombinációs hálózatok egyszerűsítéséhez: a másik példa megoldása helyett

Kombinációs hálózatok tervezése Prímimplikáns készlet többkimenetű kombinációs hálózatok egyszerűsítéséhez: összefoglalás Lépés1. Megkeressük valamennyi kimenethez rendelt függvény prímimplikánsait. Lépés 2. Megkeressük valamennyi lehetséges függvény-szorzat Lépés 3. Minden egyes kimeneti függvény mintermjeit megpróbáljuk lefedni a következő készletből : - a saját, más kimenetekhez nem tartozó prímimplikánsokkal, - azokkal a maximális közös implikánsokkal, amelyek az adott függvénynek implikánsai.

Kombinációs hálózatok tervezése Hazárdok Azok az eltérések az ideális, késleltetés-nélküli hálózatok viselkedésétől, amelyek a logikai kapuk időbeli késleltetéséből adódnak

A statikus hazárd keletkezése Kombinációs hálózatok tervezése A statikus hazárd keletkezése

A statikus hazárd kiküszöbölése Kombinációs hálózatok tervezése A statikus hazárd kiküszöbölése Redundáns term, de megszünteti a hazárdot

Egyéb hazárdok Kombinációs hálózatok tervezése Dinamikus hazárd : A kimenetnek szintet kell váltania, de ezt kétszer teszi. Kiküszöbölés: a statikus hazárdok megszüntetésével Funkcionális hazárd: Több bemeneti változó együttes változásakor a kimeneten vagy a specifikációtól eltérő szintváltás, vagy többszörös szintváltás jelentkezik. Kiküszöbölés : szinkronizációval

A kombinációs hálózatok algebrai modellje FIZIKAI MODELL: SPECIFIKÁCIÓS MODELL: SPECIFIKÁCIÓS MODELL:

Tárolók. Az S-R tároló Sorrendi hálózatok tervezése Kombinációs hálózat, amelynek kimenete a bemenetre érkezik vissza.

Az S-R tároló megvalósítása Sorrendi hálózatok tervezése Az S-R tároló megvalósítása

Az S-R tároló kapu realizációi kapukkal Sorrendi hálózatok tervezése Az S-R tároló kapu realizációi kapukkal ÉS-VAGY NÉS-NÉS

Sorrendi hálózatok tervezése A D-G tároló

A D-G tároló megvalósítása Sorrendi hálózatok tervezése A D-G tároló megvalósítása Hazárdmentesítés Hazárdmentesített!!!! Szabály: visszacsatolt kombinációs hálózattal megvalósított kapcsolást mindig hazárdmentesíteni kell !!!

A D-G realizációi kapukkal Sorrendi hálózatok tervezése A D-G realizációi kapukkal D-G, S-R-ből

A többszörös bemeneti szintváltás szemléltetése D-G tárolón Sorrendi hálózatok tervezése A többszörös bemeneti szintváltás szemléltetése D-G tárolón Szabály : visszacsatolt kombinációs hálózatok bemenetei közül egyszerre csak egyet szabad változtatni.

MESTER-SZOLGA tárolók (flip-flopok) Sorrendi hálózatok tervezése MESTER-SZOLGA tárolók (flip-flopok) FÁZISOK: 1. A D bemenet mintavételezése és a mintavételezett érték tárolása, miközben a Q kimenet változatlan, őrzi az utolsóként beállt értéket. 2. A Q kimenetre a mintavételezett érték rákapcsolása és tárolása, miközben a D bemenet változásai már hatástalanok maradnak.

A D M-S filp-flop kétfázisú órajellel Sorrendi hálózatok tervezése A D M-S filp-flop kétfázisú órajellel

A D M-S flip-flop élvezérelt órajellel Sorrendi hálózatok tervezése A D M-S flip-flop élvezérelt órajellel

Sorrendi hálózatok tervezése A J-K M-S flip-flop A D-bemenet vezérlése:

A J-K flip-flop felépítése D flip-flopból Sorrendi hálózatok tervezése A J-K flip-flop felépítése D flip-flopból

Flip-flopok segéd-bemenetei és szimbólumaik Sorrendi hálózatok tervezése Flip-flopok segéd-bemenetei és szimbólumaik Pr (Preset) : az aktuális állapottól függetlenül 1-be állítja a tárolót Cl (Clear) : az aktuális állapottól függetlenül 0-ba állítja a tárolót

A sorrendi hálózatok modelljei, alaptípusai Sorrendi hálózatok tervezése A sorrendi hálózatok modelljei, alaptípusai Mealy-típusú sorrendi hálózat - Szinkron - Aszinkron Moore-típusú sorrendi hálózat

A kombinációs hálózat algebrai modelljei Sorrendi hálózatok tervezése A kombinációs hálózat algebrai modelljei

A sorrendi hálózat algebrai modellje (1) Sorrendi hálózatok tervezése A sorrendi hálózat algebrai modellje (1)

A sorrendi hálózat algebrai modellje (1) Sorrendi hálózatok tervezése A sorrendi hálózat algebrai modellje (1)

A sorrendi hálózat algebrai modellje (2) Sorrendi hálózatok tervezése A sorrendi hálózat algebrai modellje (2)

A Mealy-típusú sorrendi hálózat általános struktúrája Sorrendi hálózatok tervezése A Mealy-típusú sorrendi hálózat általános struktúrája A kimeneti hálózatra a bemenetek és az állapotváltozók is rácsatlakoznak

A Moore-típusú sorrendi hálózat általános struktúrája Sorrendi hálózatok tervezése A Moore-típusú sorrendi hálózat általános struktúrája A kimeneti hálózatra csak az állapotváltozók csatlakoznak

Sorrendi hálózatok tervezése A közvetlen visszacsatolású aszinkron sorrendi hálózat általános struktúrája (Mealy)

Sorrendi hálózatok tervezése Az S-R tárolókkal visszacsatolt aszinkron sorrendi hálózat általános struktúrája

Sorrendi hálózatok tervezése A D flip-flopokkal visszacsatolt szinkron sorrendi hálózat általános sémája (Mealy)

Sorrendi hálózatok tervezése A J-K flip-flopokkal visszacsatolt szinkron sorrendi hálózat általános sémája (Mealy)

Sorrendi hálózatok tervezése Az első szinkron hálózat tervezési feladat - a minta-feladat megfogalmazása Egy hálózatra egy órajel ütemében az X1, X2 jelek érkeznek. A hálózat az első X1 = X2 bemeneti kombinációtól kezdve vizsgálja a bemeneteket, és a Z kimenetén jelzi, ha a két bemenet kétszer egymás után azonos logikai szintű. Ha ilyen kombináció-sorozat lezajlott, a vizsgálatot újra kezdi. Tervezzük meg a hálózatot J-K MS flip-flopokkal!

Sorrendi hálózatok tervezése Egy MEALY-modell felvázolása állapot-átmeneti gráffal és előzetes állapot-átmeneti gráffal és táblával állapotgráf állapottábla

A bemeneti egyszerűsítési lehetőségek kihasználása Sorrendi hálózatok tervezése A bemeneti egyszerűsítési lehetőségek kihasználása KIZÁRÓ-NVAGY, XNOR, EKVIVALENCIA A két bemenet helyett csak egy bemenetet kell figyelnünk a feladat megoldása során

Állapot-összevonás a feladatban Sorrendi hálózatok tervezése Állapot-összevonás a feladatban Az előzetes állapottábla két állapotát nem kell megkülönböztetni, ezért azok összevonhatók, ha bemeneti kombinációnként egyeznek a hozzájuk rendelt kimeneti kombinációk, és bemenő kombinációnként ugyanarra a következő állapotra vezetnek. Példánkban az a és a c állapotok összevonhatók (ac , b)

Sorrendi hálózatok tervezése Az összevont szimbolikus állapottábla, a kódolt állapttábla, a vezérlési tábla

A J-K flip-flop vezérlési táblájának származtatása Sorrendi hálózatok tervezése A J-K flip-flop vezérlési táblájának származtatása

A feladat megoldására szolgáló hálózat K táblák Sorrendi hálózatok tervezése A feladat megoldására szolgáló hálózat K táblák

Sorrendi hálózatok tervezése Realizáció

A feladat megoldása Moore-típusú hálózattal Sorrendi hálózatok tervezése A feladat megoldása Moore-típusú hálózattal

A Moore típusú realizáció táblái Sorrendi hálózatok tervezése A Moore típusú realizáció táblái

A Moore típusú realizáció K-táblái Sorrendi hálózatok tervezése A Moore típusú realizáció K-táblái

A Moore típusú realizáció Sorrendi hálózatok tervezése A Moore típusú realizáció

Az első aszinkron hálózat tervezési mintafeladat Sorrendi hálózatok tervezése Az első aszinkron hálózat tervezési mintafeladat

Időzítési diagram és előzetes szimbolikus állapottábla Sorrendi hálózatok tervezése Időzítési diagram és előzetes szimbolikus állapottábla

Sorrendi hálózatok tervezése A feladat absztrakt szimbolikus állapottáblája, és stabil átmenetek közötti átmenet szemléltetésével Nincs állapot-összevonási lehetőség!!!

Állapot-kódolás, a kódolt állapottábla felvétele Sorrendi hálózatok tervezése Állapot-kódolás, a kódolt állapottábla felvétele Egy ideális stabil-stabil állapot-átmenet a kódolt állapottáblán:

Sorrendi hálózatok tervezése A valóságos állapotátmenet: kritikus versenyhelyzetből adódó működési hiba

Sorrendi hálózatok tervezése Az állapot-kód megváltoztatása a kritikus versenyhelyzetek kiküszöbölésére Nincs kritikus versenyhelyzet

A realizáció K-táblái és lefedésük Sorrendi hálózatok tervezése A realizáció K-táblái és lefedésük

Realizáció Sorrendi hálózatok tervezése Hogyan áll be a kezdeti állapot?

Realizáció, RESET (R) kiegészítő logikával Sorrendi hálózatok tervezése Realizáció, RESET (R) kiegészítő logikával Elv: Ha az R jelet fölemeljük, az Y1 Y2 aktuális állapotától függetlenül a következő állapot 0 0 legyen, ez aztán az X=0-nál stabilizálódik.

A második aszinkron hálózat tervezési mintafeladat Sorrendi hálózatok tervezése A második aszinkron hálózat tervezési mintafeladat

Előzetes szimbolikus állapottábla Sorrendi hálózatok tervezése Előzetes szimbolikus állapottábla

Az összevont, szimbolikus állapottábla Sorrendi hálózatok tervezése Az összevont, szimbolikus állapottábla s1 s2

Kódolt állapottábla és a realizáció folyamata Sorrendi hálózatok tervezése Kódolt állapottábla és a realizáció folyamata

Realizáció RESET nélkül és RESET-vel Sorrendi hálózatok tervezése Realizáció RESET nélkül és RESET-vel

A sorrendi ÉS kapu realizációja S-R tárolóval, vezérlési tábla Sorrendi hálózatok tervezése A sorrendi ÉS kapu realizációja S-R tárolóval, vezérlési tábla

K-táblák az S-R tárolós megvalósításhoz Sorrendi hálózatok tervezése K-táblák az S-R tárolós megvalósításhoz

Realizáció, kezdő-állapot beállítás nélkül Sorrendi hálózatok tervezése Realizáció, kezdő-állapot beállítás nélkül

Realizáció, kezdő-állapot beállítással kiegészítve Sorrendi hálózatok tervezése Realizáció, kezdő-állapot beállítással kiegészítve Alapelv: Az RST felemelése a tároló aktuális állapotától függetlenül az S-re 0-,t, az R-re 1-et eredményezzen.

Lényeges hazárdok aszinkron hálózatokban Sorrendi hálózatok tervezése Lényeges hazárdok aszinkron hálózatokban

Szinkron sorrendi hálózatok tervezésének fő lépései Sorrendi hálózatok tervezése Szinkron sorrendi hálózatok tervezésének fő lépései

Aszinkron sorrendi hálózatok tervezésének fő lépései Sorrendi hálózatok tervezése Aszinkron sorrendi hálózatok tervezésének fő lépései

Sorrendi hálózatok kezdeti állapotának beállítása Sorrendi hálózatok tervezése Sorrendi hálózatok kezdeti állapotának beállítása

Sorrendi hálózatok tervezése Szinkron: Beállítás a PRESET (Pr) és a CLEAR (Cl) bemenetek kihasználásával

Sorrendi hálózatok tervezése Szinkron: Beállítás az fy hálózat kiegészítésével, D flip-flop esetében

Sorrendi hálózatok tervezése Szinkron: Beállítás az fy hálózat kiegészítésével, J-K flip-flop esetében

Sorrendi hálózatok tervezése Aszinkron: Közvetlenül visszacsatolt kombinációs hálózattal megvalósított aszinkron hálózat kezdeti állapotának beállítása

Sorrendi hálózatok tervezése Aszinkron: S-R tárolókkal visszacsatolt aszinkron hálózatok kezdeti állapotának beállítása

Állapot-összevonási módszerek Sorrendi hálózatok tervezése Állapot-összevonási módszerek 1. Állapot-összevonás teljesen specifikált szimbolikus előzetes állapottáblán 2. Állapot-összevonás nem teljesen specifikált, szimbolikus előzetes állapottáblán

Sorrendi hálózatok tervezése Állapot-összevonás teljesen specifikált előzetes szimbolikus állapottáblán Az összevonhatóság feltétele

A nem-megkülönböztethetőség, mint reláció Sorrendi hálózatok tervezése A nem-megkülönböztethetőség, mint reláció Az ilyen relációkat ekvivalencia-típusú relációknak nevezzük.

Összevonható állapotok szemléltetése és a lépcsős tábla Sorrendi hálózatok tervezése Összevonható állapotok szemléltetése és a lépcsős tábla Diszjunkt részhalmazokra bontás

Jelölések a lépcsős táblán Sorrendi hálózatok tervezése Jelölések a lépcsős táblán

Mintapélda megoldása lépcsős táblán (1) Sorrendi hálózatok tervezése Mintapélda megoldása lépcsős táblán (1)

Mintapélda megoldása lépcsős táblán (2) Sorrendi hálózatok tervezése Mintapélda megoldása lépcsős táblán (2)

Mintapélda megoldása lépcsős táblán (3) Sorrendi hálózatok tervezése Mintapélda megoldása lépcsős táblán (3)

Az összevont szimbolikus állapottábla Sorrendi hálózatok tervezése Az összevont szimbolikus állapottábla

Állapot-összevonás nem teljesen specifikált előzetes szimbolikus állapottáblán A nem teljesen specifikált előzetes, szimbolikus állapottáblán két állapot nem megkülönböztethető, ha bemeneti kombinációnlént megegyeznek a kimeneti kombinációk, ha mindkettőre specifikálva vannak, és a következő éllapotok is nem megkülönböztethetők, ha mindkettőre specifikálva vannak.

A nem-megkülönböztethetőség, mint reláció Sorrendi hálózatok tervezése A nem-megkülönböztethetőség, mint reláció Jelölések a lépcsős táblán:

A kompatibilitási osztályok zárt halmaza Sorrendi hálózatok tervezése A kompatibilitási osztályok zárt halmaza

Sorrendi hálózatok tervezése Kevesebb, vagy kisebb állapot-számú osztályból álló zárt kompatibilitási osztály-halmaz keresése

Példa NTSH állapottáblázaton történő állapot-összevonásra Sorrendi hálózatok tervezése Példa NTSH állapottáblázaton történő állapot-összevonásra

A lépcsős tábla alkalmazása Sorrendi hálózatok tervezése A lépcsős tábla alkalmazása

Két redukált, zárt osztályhalmaz Sorrendi hálózatok tervezése Két redukált, zárt osztályhalmaz

A két lehetséges összevonás alapján előállított összevont táblák Sorrendi hálózatok tervezése A két lehetséges összevonás alapján előállított összevont táblák

Összefoglalás az állapot-összevonási módszerekről Sorrendi hálózatok tervezése Összefoglalás az állapot-összevonási módszerekről

Állapot-kódolási módszerek Sorrendi hálózatok tervezése Állapot-kódolási módszerek

Partícióalgebrai alapok

Speciális partíciók A legfinomabb partíció: Π0 = (a), (b),(c), (d), (e), (f), (g) A legdurvább partíció: Πe= (a, b, c, d, e, f ,g)

Műveletek partíciók között Partíciók úniója

Partíciók metszete

A partíciók közötti részben-rendezési reláció

Partíciók hálója

Általánosítás: Egy fy hálózat kompozíció

Az i. komponenshez rendelt partíció-pár

Komponens és környezetének partíciója Legyen a komponenshez rendelt Πi partíció az, amely egy osztályba sorolja azokat az állapotokat, amelyeket az i. komponens azonosan kódol. Legyen ΠiK az, amely egy osztályba sorolja azokat az állapotokat, amelyeket az i. komponens környezete egyformán kódol. Az „egyformán kódolva” : ekvivalencia reláció ! ! !

Partícópárok

A partíció-pár fy tulajdonsága

Komponens-partíciók tulajdonsága A komponens partíciók metszete a legfinomabb partíció Π1 ∩ Π2 ∩ . . .Πi . . . Πn = Π0 (A legdurvább partíció: minden elem egyetlen blokkban van : Πe )

PÉLDA

Önfüggő szekunder-változó csoport keresése: egy bevezető példa Sorrendi hálózatok tervezése Önfüggő szekunder-változó csoport keresése: egy bevezető példa

HT partíció

Sorrendi hálózatok tervezése HT partíció általában

Sorrendi hálózatok tervezése Önfüggő szekunder változó-csoport keresése: egy HT-partíciós állapotkódolási feladat, 1. kísérlet. (Legyen a és b egy osztályban) NEM JÓ!!! Az egyik triviális partíciót kaptuk!!!!

Sorrendi hálózatok tervezése Önfüggő szekunder változó-csoport keresése: egy HT-partíciós állapotkódolási feladat 2. kísérlet. (Legyen a és c egy osztályban) Ez már jó!!!!

Az állapotkód felvétele és a realizáció vezérlési táblája Sorrendi hálózatok tervezése Az állapotkód felvétele és a realizáció vezérlési táblája

Az önfüggés igazolása K-táblákkal Sorrendi hálózatok tervezése Az önfüggés igazolása K-táblákkal

ÁLLAPOTKÓDOLÁSI SÉMÁK

Szinkron hálózatok 1-es súlyú állapotkódolással Sorrendi hálózatok tervezése Szinkron hálózatok 1-es súlyú állapotkódolással

Sorrendi hálózatok tervezése Aszinkron hálózatok állapot-kódolása:Tracey és Unger módszere a kritikus versenyhelyzetek kiküszöbölésére

Példa a T-U módszer alkalmazására Sorrendi hálózatok tervezése Példa a T-U módszer alkalmazására „leselkedők” Ahány hazárd-veszélyes átmenet, annyi szabály, ahány szabály annyi szekunder változó.A szabályok száma azonban csökkenthető, összevonással.

A TU módszer egy korábbi példán

Önfüggő szekunder-változó csoport keresése: egy bevezető példa Sorrendi hálózatok tervezése Önfüggő szekunder-változó csoport keresése: egy bevezető példa

Önfüggő szekunder-változó csoport keresése: egy bevezető példa Sorrendi hálózatok tervezése Önfüggő szekunder-változó csoport keresése: egy bevezető példa

A HT partíció szemléltetése Sorrendi hálózatok tervezése A HT partíció szemléltetése A második kódolási változat

A HT partíció szemléltetése Sorrendi hálózatok tervezése A HT partíció szemléltetése A második kódolási változat D2-Q2 flp-flopjának környezeti és komponens-partíciója megegyezik, és az állapottáblán ellenőrizhető módon fenn áll a következő tulajdonság:

Sorrendi hálózatok tervezése HT partíció általában

Sorrendi hálózatok tervezése Önfüggő szekunder változó-csoport keresése: egy HT-partíciós állapotkódolási feladat, 1. kísérlet. (Legyen a és b egy osztályban) NEM JÓ!!! Az egyik triviális partíciót kaptuk!!!!

Sorrendi hálózatok tervezése Önfüggő szekunder változó-csoport keresése: egy HT-partíciós állapotkódolási feladat 2. kísérlet. (Legyen a és c egy osztályban) Ez már jó!!!!

Az állapotkód felvétele és a realizáció vezérlési táblája Sorrendi hálózatok tervezése Az állapotkód felvétele és a realizáció vezérlési táblája

Az önfüggés igazolása K-táblákkal Sorrendi hálózatok tervezése Az önfüggés igazolása K-táblákkal

Szinkron hálózatok 1-es súlyú állapotkódolással Sorrendi hálózatok tervezése Szinkron hálózatok 1-es súlyú állapotkódolással

Sorrendi hálózatok tervezése Aszinkron hálózatok állapot-kódolása:Tracey és Unger módszere a kritikus versenyhelyzetek kiküszöbölésére

Példa a T-U módszer alkalmazására Sorrendi hálózatok tervezése Példa a T-U módszer alkalmazására „leselkedők” Ahány hazárd-veszélyes átmenet, annyi szabály, ahány szabály annyi szekunder változó.A szabályok száma azonban csökkenthető, összevonással.

Az összetett digitális egységek csoportjai

Multiplexerek, demultiplexerek Összetett digitális egységek Multiplexerek, demultiplexerek

Négybemenetű, egykimenetú multiplexer Sorrendi hálózatok tervezése Négybemenetű, egykimenetú multiplexer

Bővítés a bemenetek számának növelésére Összetett digitális egységek Bővítés a bemenetek számának növelésére

Bővítés sínek közötti választás céljából Sorrendi hálózatok tervezése Bővítés sínek közötti választás céljából

A multiplexerek felépítése Sorrendi hálózatok tervezése A multiplexerek felépítése

A multiplexer, mint programozható logikai hálózat Összetett digitális egységek A multiplexer, mint programozható logikai hálózat A EXOR függvény megvalósítása4-1 multiplexerrel

Demultiplexerek Összetett digitális egységek A demultriplexer, mint dekóder

Multiplexerek és demultiplexerek CMOS átvivő-kapukkal Összetett digitális egységek Multiplexerek és demultiplexerek CMOS átvivő-kapukkal CMOS kapcsoló: egy n- és egy p-csatornás MOS tranzisztor párhuzamosan összekapcsolva

Szintvezérelt, statikus regiszter Összetett digitális egységek Szintvezérelt, statikus regiszter A regiszter a G=1 szint fenállásának idején „átlátszó”, azaz d változásai késleltetve ugyan, de kijutnak a kimenetre.

Szintvezérelt regiszter ponált és negált beírójelekkel Összetett digitális egységek Szintvezérelt regiszter ponált és negált beírójelekkel A CMOS kapcsoló alkalmazása.

Kvázistatikus regiszter Összetett digitális egységek Kvázistatikus regiszter A kapacitás a G lefutása és H felfutása között tárolja a beírt szintet. Az inverterek frissítenek

Összetett digitális egységek Élvezérelt regiszter Az átlátszóság a G jel felfutásának idejére szűkül! Igen sok előny származik ebből.

A soros memóriák alapeleme Összetett digitális egységek A soros memóriák alapeleme Ez egy két bemenetről beírható élvezérelt D-MS flip-flop, a bemeneten 2-1 multiplexerrel.

Összetett digitális egységek Nyitott, párhuzamosan is betölthető soros elérésű memória-sor (SHIFT-regiszter)

Összetett digitális egységek Bit-szervezésű, sorosan rátölthető, párhuzamosan is betölthető soros elérésű memória

Szószervezésű, sorosan rátölthető soros elérésű memória Összetett digitális egységek Szószervezésű, sorosan rátölthető soros elérésű memória

FIFO (First In First Out) memória Összetett digitális egységek FIFO (First In First Out) memória

A LIFO (Last In First Out) memória elemei Összetett digitális egységek A LIFO (Last In First Out) memória elemei LIFO alap-elem, LIFO egy sora

Párhuzamos elérésű memóriák (RAM-ok) Összetett digitális egységek Párhuzamos elérésű memóriák (RAM-ok) R : olvasás, W : Írás RAM alapcella Szószervezésű RAM

Összetett digitális egységek Számlálók. A J-K MS tároló, mint a számlálók alapeleme. A kettes osztó funkció

A szinkron számlálók modellje Összetett digitális egységek A szinkron számlálók modellje általános séma mod 16 (4-bites) számláló Prioritási rend a vezérlők között: R, L, E

Adott modulusú számláló átalakítása más modulusúvá Összetett digitális egységek Adott modulusú számláló átalakítása más modulusúvá m’ < m

Számláló nullától különböző kezdő értékének beállítása Összetett digitális egységek Számláló nullától különböző kezdő értékének beállítása

Modulo-256-os számláló mod-16 számlálókból Összetett digitális egységek Modulo-256-os számláló mod-16 számlálókból

Összetett digitális egységek Szinkron számlálók alkalmazása szinkron sorrendi hálózatok tervezésére: egy feladat Táblázatok a megvalósításhoz Állapot kimenetű kódolt állapotgráf

Realizáció mod-8-as számlálóval és 8-1 multiplexerekkel Összetett digitális egységek Realizáció mod-8-as számlálóval és 8-1 multiplexerekkel

Összetett digitális egységek Aszinkron számlálók Kettes osztók kaszkádja

Aszinkron számlálók kaszkádja. Mod-256 mod-16 aszinkron számlálókkal Összetett digitális egységek Aszinkron számlálók kaszkádja. Mod-256 mod-16 aszinkron számlálókkal

Összetett digitális egységek Komparátorok 4-bites komparátor 8-bites komparátor, 4-bitesekből

Összeadók. Az 1-bites összeadó Összetett digitális egységek Összeadók. Az 1-bites összeadó

Soros átvitelképzésű bit-vektor összeadó Összetett digitális egységek Soros átvitelképzésű bit-vektor összeadó

Párhuzamos átvitelképzésű bit-vektor összeadó Összetett digitális egységek Párhuzamos átvitelképzésű bit-vektor összeadó

Kettes-komplemens-képző egységek Összetett digitális egységek Kettes-komplemens-képző egységek

Abszolút-érték képző. Kivonás mikroprocesszorokban Összetett digitális egységek Abszolút-érték képző. Kivonás mikroprocesszorokban

Szorzók. 4-bites array-szorzó Összetett digitális egységek Szorzók. 4-bites array-szorzó

8-bites szorzó 4-bites egységekből Összetett digitális egységek 8-bites szorzó 4-bites egységekből

Vezérlők: A digitális egység felbontása adat- és vezérlő-alegységre Összetett digitális egységek Vezérlők: A digitális egység felbontása adat- és vezérlő-alegységre

Számláló-típusú vezérlők Összetett digitális egységek Számláló-típusú vezérlők A struktúra hazárdmentes vezérlés

Példa számláló típusú vezérlő egység tervezésére Összetett digitális egységek Példa számláló típusú vezérlő egység tervezésére folyamat-ábra állapotgráf és vezérlési akciók

Összetett digitális egységek A feladat megoldása a három multiplexer a vezérlőjelek realizálása

Vezérlés mikroprogramozással Összetett digitális egységek Vezérlés mikroprogramozással

A Neumann architektúra Mikroprocesszorok A Neumann architektúra ADAT-SÍN: Kétirányú, háromállapotú CÍMZÉSI MÓDOK: CÍM-SÍN: Egyirányú, háraomállapotú

A szekvenciális program Mikroprocesszorok A szekvenciális program

Egyszerű mikroprocesszor architektúra Mikroprocesszorok Egyszerű mikroprocesszor architektúra

Mikroprocesszorok Az utasításkészlet

A ’MOVEr,M’ (Move from Memory) utasítás végrehajtása Mikroprocesszorok A ’MOVEr,M’ (Move from Memory) utasítás végrehajtása

Az ’ADD M’ ( Add Memory) utasítás végrehajtása Mikroprocesszorok Az ’ADD M’ ( Add Memory) utasítás végrehajtása

A ’CALL’ ( Call, azaz alprogram hívás) utasítás végrehajtása (1) Mikroprocesszorok A ’CALL’ ( Call, azaz alprogram hívás) utasítás végrehajtása (1)

A ’CALL’ ( Call, azaz alprogram hívás) utasítás végrehajtása (2) Mikroprocesszorok A ’CALL’ ( Call, azaz alprogram hívás) utasítás végrehajtása (2)

Mikroprocesszorok A READY-WAIT jelpáros

Mikroprocesszorok A státusz-információ

A jelzőbitek(csak néhány) Mikroprocesszorok A jelzőbitek(csak néhány)

Az SP értékének beállítása Mikroprocesszorok Az SP értékének beállítása

A megszakítások kezelése Mikroprocesszorok A megszakítások kezelése

A mikroprocesszoros rendszer Mikroprocesszorok A mikroprocesszoros rendszer

Rendszer-komponensek Mikroprocesszorok Rendszer-komponensek

Mikroprocesszor és más rendszerelemek közötti kommunikáció Mikroprocesszorok Mikroprocesszor és más rendszerelemek közötti kommunikáció MASTER : képes adatátvitel kezdeményezésére és a folyamat vezérlésére SLAVE : A MASTER kijelőlésére képesek résztvenni az adatátvitelben

A kommunikáció időbeli lefolyása Mikroprocesszorok A kommunikáció időbeli lefolyása -Szinkron adatátvitel A MASTER órajele szolgáltatja az átvitel eseményeinek időpontjait - Aszinkron adatátvitel A MASTER és a SLAVE vezérlőjelei egymást aktivizálják (HAND-SHAKE)

Negatív logikájú vezérlő-sín jelek Mikroprocesszorok Negatív logikájú vezérlő-sín jelek

MASTER és SLAVE kapcsolata Mikroprocesszorok MASTER és SLAVE kapcsolata

HAND-SHAKE olvasás/írás Mikroprocesszorok HAND-SHAKE olvasás/írás írás olvasás