תכן לוגי 234262 מניעת מעגלים צירופיים תרגול 7

Mealy / Moore STATE מכיל את המצב הנוכחי של ה FSM. next state Moore FSM L2 S T A E Out In L next_state Mealy FSM STATE מכיל את המצב הנוכחי של ה FSM. L, L1, וL2 הן לוגיקות צירופיות לאו דווקא ROM. משטר התזמון הבו-זמני.

Mealy vs Moore יתרונות של בקר Mealy: לפעמים יש פחות מצבים. ניתן לבצע חישובים מסוימים בפחות מחזורי שעון. יתרונות של בקר Moore: אין מסלול צירופי מכניסת הבקר ליציאתו, לכן: המסלולים הצירופיים במערכת (בקר + מסלול נתונים) קצרים יותר, דהיינו מחזור שעון קצר יותר. אם הבקר ומסלול הנתונים מקיימים כל אחד בנפרד את המשטר הדינמי, מובטח שאין במערכת מעגל צירופי. הערה: היתרונות של הבקר האחד הינם חסרונותיו של הבקר האחר.

מסלולים צירופיים ב FSM מילי/מור 234262 – © Yohai Devir 2007 © Dima Elenbogen 2009 Technion - IIT מסלולים צירופיים ב FSM מילי/מור DataPath DataPath L1 next state Moore FSM L2 S T A E Out In L next_state Mealy FSM בקר Mealy: קיים מסלול צירופי מכניסה ליציאה כלשהי, לכן בצרוף מסלול הנתונים יתכן מעגל צירופי. בקר Moore: לא קיים מסלול צירופי מכניסה ליציאה.

מסלולים צירופיים ב FSM מילי/מור 234262 – © Yohai Devir 2007 © Dima Elenbogen 2009 Technion - IIT מסלולים צירופיים ב FSM מילי/מור DataPath DataPath L1 next state Moore FSM L2 S T A E Out In L next_state Mealy FSM בקר Mealy: קיים מסלול צירופי מכניסה ליציאה כלשהי, לכן בצרוף מסלול הנתונים יתכן מעגל צירופי. בקר Moore: לא קיים מסלול צירופי מכניסה ליציאה.

מעגלים צירופיים במערכת יש בודאות מעגל צירופי: 234262 – © Yohai Devir 2007 © Dima Elenbogen 2009 Technion - IIT מעגלים צירופיים Somewhere in the Control’s state diagram… Somewhere in the DP… ZERO M 4 M4=1  ZERO x xy y במערכת יש בודאות מעגל צירופי: המוצא M4 של הבקר תלוי בערך הנוכחי של הכניסה ZERO  חייב להיות בבקר מסלול צירופי מ- ZERO ל 4M . ב-DP יש מסלול צירופי מכניסת הבקרה של M4 למוצא ZERO. שני מסלולים אלו מהווים ביחד מעגל צירופי.

I O L M4=1  ZERO S T A E חלק ממסלול הנתונים ZERO M 4 x xy y

מעגלים צירופיים (המשך) דוגמא 234262 – © Dima Elenbogen 2009 Technion - IIT מעגלים צירופיים (המשך) דוגמא אותות סטטוס ה-DP הם: a, b ו-c אות הבקרה המותנה הוא: y y = f(a, b, c) = a Λ b אין מסלול ב-DP מסוגים y ← a או y ← b נשים לב שיתכן מסלול צירופי: y ← c שאלה: האם יש מעגל צירופי כאשר מממשים את הבקר כ-Mealy?

234262 – © Dima Elenbogen 2009 Technion - IIT דוגמא: אותות סטטוס ה-DP הם: a, b ו-c אות הבקרה המותנה הוא: y y = f(a, b, c) = a Λ b אין מסלול ב- DPמסוגים y ← a או y ← b נשים לב שיתכן מסלול צירופי: y ← c הערה: ב – ROM יש מסלול בין כל קלט לכל פלט. a b y ROM a b y c c חלק מהבקר חלק מהבקר

מניעת מעגלים ברמה של יחידות 234262 – © Yohai Devir 2007 © Dima Elenbogen 2009 Technion - IIT מניעת מעגלים ברמה של יחידות אנו מעונינים לתאר את המערכת כרשת מכוונת של יחידות (תת-מערכות), ולא של שערים ו-FF-ים. מסיבת הסתרת מידע, אנו רוצים לדעת כמה שפחות על יחידות אלו. בעיה: מצד אחד, מעגל צירופי הוא מעגל מכוון של שערים ומצד שני אנו לא רוצים לתאר את המערכת ברמה של שערים. כלומר, אנו מעונינים ש: לא יהיה מעגל צירופי במערכת עובדה זו תובטח מתאור המערכת ברמה של יחידות.

יחידות Mealy ויחידות Moore 234262 – © Yohai Devir 2007 © Dima Elenbogen 2009 Technion - IIT יחידות Mealy ויחידות Moore יחידות חישוביות סדרתיות מסווגות כדלקמן: סוג Moore = מובטח שאין מסלול צירופי בין קלט לפלט ובפרט: רגיסטר הוא מסוג Moore. סוג Mealy = לא מובטח שלא קיים מסלול צירופי בין קלט לפלט ובפרט: לוגיקה צירופית היא מסוג Mealy נתייחס למבנה המערכת ברמת יחידות כגרף מכוון G. הגדרות: מסלול Mealy – מסלול מכוון ב-G שכל הצמתים שלו מסוג Mealy. מעגל Mealy – מעגל מכוון ב-G שכל הצמתים שלו מסוג Mealy. גרף G מקיים את קריטריון Mealy אם"ם ב-G אין מעגל Mealy.

חלוקת מערכת ליחידותMealy וMoore יתכן שאותה מערכת: תקיים את הקריטריון עבור חלוקה מסוימת. לא תקיים אותו עבור חלוקה אחרת. 234262 – © Yohai Devir 2007 Technion - IIT

דוגמא האם המערכת מקיימת את קריטריון Mealy? כן 234262 – © Dima Elenbogen 2010 Technion - IIT דוגמא האם המערכת מקיימת את קריטריון Mealy? כן

פרוק הבקר ליחידות עבור מערכת בקר ומסלול נתונים: לפעמים ניתן לקיים את הקריטריון רק ע"י שינוי מבנה הבקר, בלי שינוי תוכנית הפעולה ודיאגרמת המצבים של הבקר. 234262 – © Yohai Devir 2007 Technion - IIT

דוגמא לפניכם חלק מ- DP וחלק מתרשים הזרימה של בקר מילי: 234262 – © Yohai Devir 2007 © Dima Elenbogen 2009 Technion - IIT דוגמא לפניכם חלק מ- DP וחלק מתרשים הזרימה של בקר מילי: b תלוי ב- x d תלוי ב- x c תלוי ב- x וב- y x תלוי ב- a y תלוי ב- b

נהפוך את כל היחידות לאליפסות (עבור מילי) ומלבנים (עבור מור) I O L S T A E

נהפוך את כל היחידות לאליפסות ומלבנים

נחבר את הבקר למסלול הנתונים ונבחין במעגלי מילי

מחלקים את אותות הבקרה ל 2: מותנים ולא מותנים מניעת מעגלים צירופיים ממסלול הנתונים לבקר מחלקים את אותות הבקרה ל 2: מותנים ולא מותנים לא מותנים: יוצאים מהחלק המור של הבקר מותנים: לכל אות יחידה משלו יחידה זו מקבלת אך ורק מה שהיא צריכה כדי לחשב את אות הבקרה אם למרות זאת יש מעגל מסוג מילי, אזי יש מעגל אמיתי של תלויות מעגליות והמערכת לא תקינה. על מנת לקבל מספר מינימלי של יחידות בבקר יש לצמצם את היחידות כך שלא יווצרו מעגלים צירופיים