אוגרים ומונים – Registers & Counters

מצגת בנושא: "אוגרים ומונים – Registers & Counters"— תמליל מצגת:

1 אוגרים ומונים – Registers & Counters
יחידות סטנדרטיות המשמשות לאגירת נתונים, ומורכבות מדלגלגים. הם מחזיקים את המשתנים אשר צריכים להיות זמינים בזמן ריצת תכנית (למשל משתני לולאה). מאפשרים מבחר פעולות: הזזות ימינה, שמאלה, מעגליות טעינה פשוטה ומהירה מנייה מעלה, מטה משמשים כיחידות הזיכרון ברכיבים המהירים ביותר. CPU ALU CU Arithmetic Logic Unit Control Unit חובר בספטמבר 2001

2 אוגר 4-bit עם טעינה מקבילית
שעון משותף יש טעינה כל פעם שהשעון

3 אוגר 4-bit עם טעינה מקבילית ועם בקרה
מימוש בעזרת SRFF LOAD = 0 - אין שינוי ערך LOAD = 1 - טעינה CLEAR = 0 - איפוס אסינכרוני אוגר 4-bit עם טעינה מקבילית ועם בקרה

4 טעינה מקבילית עם בקרה -מימוש בעזרת DFF

5 מימוש מעגל סדרתי 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 (Mux, Decoder, etc.) יחידות זיכרון (ROM) LOAD ו- CLEAR קבועים כך שאין השפעה חיצונית על האוגר

6 דוגמה 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

7 מימוש בעזרת אוגר של 4 ביט A D1 B D2 D3 לא בשימוש Y D4 L=1 C=1 X

8 אוגרי הזזה - Shift Registers
יציאה טורית כניסה טורית הזזה שמאלה הזזה ימינה יציאה טורית כניסה טורית הזזה מעגלית שמאלה הזזה מעגלית ימינה שימושים: כפלים/חילוקים פשוטים קודים (לינאריים) לתיקון שגיאות הצפנות...

9 אוגרי הזזה - מימוש פשוט אוגר הזזה של 4 ביטים: SI CP D Q SO

10 Serial Shift Register with Parallel Load

11 Serial Input for RIGHT Shift
0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 Serial Input for RIGHT Shift 0 1

12 Serial Input for LEFT Shift
1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1

13 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 clear זמן החיבור כאורך האוגרים (1+). DFF : שומר את ה- Carry מהשלב הקודם. יש לאפס את ה- DFF לפני תחילת החישוב. חסכון בחומרה. האטה לעומת חיבור מקבילי.

14 מונים - Counters מעגלים סדרתיים העוברים דרך סדרת מצבים קבועה מראש.
שעון או מקור חיצוני גורמים למעבר. דוגמא: מונה 3 סיביות בינאריות 000 111 001 אין כניסות ויציאות מעבר מתבצע כל דופק שעון משמשים בעיקר לבקרת תזמון 110 010 101 011 100

15 טבלת עירור עבור מונה 3 ביט בינארי
מונה 3 ביט – מימוש בעזרת TFF עבור מונים בינאריים טבעי להשתמש ב – TFF היות והפעולה הבסיסית הנה היפוך מצב. טבלת עירור עבור מונה 3 ביט בינארי סדרת מנייה כניסות FF X3 X2 X1 TX3 TX2 TX1 1

16 באינדוקציה - עבור מונה בינארי בן i סיביות:
TX1 = 1 TX2 = X1 TX3 = X1X2 X3 1 X2 X3 X1 1 X2 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 נוסחת רקורסיה:

17 מניה מעלה ומניה מטה Count Down
1 1 Count Down מעברים 1  0 או 0  1 מתבצעים כאשר כל הביטים מימין הנם 00…0 Count Up מעברים 1  0 או 0  1 מתבצעים כאשר כל הביטים מימין הנם 11…1

18 מניה מעלה/מטה T1 = 1 Ti = Ti-1Qi-1 מניה מעלה:
מניה מטה: ביטוי בעזרת נוסחאות רקורסיה T1 = 1 Ti = Ti-1Qi-1 מניה מעלה: Ti = Ti-1Q'i-1 מניה מטה:

19 Up Counter

20 Down Counter

21 Up-Down Counter 00 - המצב נשמר 10 - מניה מעלה 01 - מניה מטה 11 - ???

22 מונה כללי – דוגמא בעזרת JKFF
000001 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

23 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

24 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

25 מנה (עבור למצב הבינארי הבא)
מונים – סיכום Reset - איפוס CP LOAD COUNT פונקציה/ פעולה  אפס 1 אין שינוי  טען כניסות מנה (עבור למצב הבינארי הבא) Load Reset L R Clock Pulse Count CP C הכללה של מניהn modulo נאתחל את המונה בערך X נאפשר מנייה עד ערך X+n-1 הערך X+n-1 יגרום לטעינה מחודשת או לאתחול של המונה

26 דוגמה: מניה מודולו 6 1 מונה 1 01 2 3 4 5 1 1 מונה 2
L 01 2 3 4 5 R 1 מונה 1 Clock 1 CP C L 1 R מונה 2 3 4 5 6 7 8 Clock 1 CP C 6 01 2 3 4 5 L R מונה 3 (טריק מלוכלך) Clock 1 CP C אין השפעה

27 ניתוח מונה 2 Load 3 Load 3 M S נאתחל את המונה בערך 3 נאפשר מנייה עד ערך 3+6-1=8 הערך 8 יגרום לטעינה מחודשת של המונה מחזור מנייה

28 M 5 6 0 1 ... S 5 6 0 1 ... ניתוח מונה 3 Direct Preset: M0 S0
Master Count-up 5  6 M S Slave Count-up Ends 5  6