intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trình kiến trúc máy tính I - Chương 5

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:20

Thêm vào BST
Báo xấu
158
lượt xem 59
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo Giáo trình kiến trúc máy tính I gồm 7 chương trình bày các vấn đề chung nhất, các thành phần cơ bản nhất cấu thành nên máy tính hiện đại nhằm trang bị cho sinh viên các nội dung chủ yếu - Chương 5 Mạch tuần tự

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình kiến trúc máy tính I - Chương 5

  1. Chương V: M ch tu n t Chương V: M ch tu n t Trong chương trư c chúng ta ñã xem xét các m ch t h p mà các ngõ ra t i m t th i ñi m ch ph thu c vào duy nh t các giá tr ñ u vào t i th i ñi m ñó. Tuy nhiên ph n l n các m ch s ñ u ho t ñ ng mà m t th i ñi m nh t ñ nh các ngõ ra s ph thu c không nh ng vào các ngõ vào th i ñi m ñó mà cón ph thu c vào ngõ ra th i ñi m trư c ñó, hay nói cách khác m t s ngõ ra c a m t m ch l i là chính ngõ vào c a m ch ñó. Nh ng m ch như v y ch y u là các thành ph n lưu tr mà ta g i là m ch tu n t . Chúng ta cũng bi t r ng h u h t các thi t b s ngày nay ñ u có các thành ph n lưu tr , do ñó trư c khi tìm hi u v b nh máy tính ta c n tìm hi u v m ch tu n t . Ki u m ch tu n t thông d ng thu c lo i ñ ng b . M ch tu n t ñ ng b s d ng các tín hi u nh hư ng ñ n các thành ph n lưu tr ch t i các kho ng th i gian r i r c. 5.1. Xung ñ ng h Trong nhi u m ch s , th t di n ra bi n c là v n ñ r t quan tr ng. ðôi khi bi n c này ph i ñi trư c bi n c kia, thinh th ang hai bi n c ph i di n ra ñ ng th i. Nh m cho phép nhà thi t k ñ t ñư c quan h ñ nh th i gian c n thi t, nhi u m ch s s d ng m t ngõ vào cho xung ñ ng h . Khi ñó, ñ ng h (clock) là m ch phát xung v i ñ r ng xung và th i kho ng chính xác gi a các xung liên ti p. Th i kho ng gi a các bi n tương ng c a hai xung liên ti p là th i gian chu kỳ ñ ng h (clock cycle time). Trong máy tính, nhi u bi n c x y ra trong su t chu kỳ ñ ng h . Gi s bi n c ph i di n ra theo th t c th , thì c n chia chu kỳ ñ ng h thành nh ng chu kỳ con. Cách ñơn gi n nh t ñ t o ra các chu kỳ ñ ng h khác nhau là t ñ ng h chính g n thêm vao m t b làm tr (Delay) tín hi u như trong hình 5.1. http://www.ebook.edu.vn 130
  2. Chương V: M ch tu n t C1 C2 Delay b) a) Hình 5.1. ð ng h và các xung nó t o ra Trong hình 5.1 a) là ð ng h (clock) hay b phát t n (impulse generator), nh có b làm tr Delay mà ta có 2 tín hi u xung C1 và C2 khác nhau, t ñó t o ra 4 th i ñi m khác nhau là: 1. Biên lên c a C1 2. Biên xu ng c a C1 3. Biên lên c a C2 4. Biên xu ng c a C2 Ta ñã bi t r ng các m ch s ho t ñ ng các m c cao và th p, do ñó các th i ñi m khác nhau có th ñư c g n v i các biên c a xung ñ ng h . T ñó ta có th ñi u khi n ñư c t i th i ñi m nào thì cho phép hay kích thích m ch nào ñó ho t ñ ng, và t i th i ñi m nào thì không. 5.2. M ch L t (ch t – latch) M ch l t hay m t s sách g i là ch t, là d ng m ch tu n t ñơn gi n nh t có ch c năng lưu tr m t bit nh phân. Nó có hai ngõ ra, m t cho tr bình thư ng và m t cho tr bù. M ch l t ñ ng b duy trì tr ng thái nh phân cho ñ n khi có m t xung ñ ng h ñi u khi n làm ñ i tr ng thái. S khác nhau gi a các lo i m ch l t ch s ngõ vào chúng có và cách th c các ngõ vào tác ñ ng ñ n tr ng thái nh phân. Các lo i m ch l t thông d ng nh t như trình bày dư i ñây. http://www.ebook.edu.vn 131
  3. Chương V: M ch tu n t 5.2.1. M ch l t SR (SR-latch) ð t o ra b nh 1 bit c n có m t m ch ñi n có kh năng lưu tr m t giá tr nào ñó ñư c nh p vào. M t m ch như v y có th ñư c xây d ng t c ng NAND ho c NOR mà ta g i là m ch l t. M ch l t ñ u tiên ñưa ra xem xét là m ch l t SR. ð u tiên ta xét m ch l t SR không ñ ng b hay không dùng xung ñ ng h ñi u khi n. Ký hi u m ch l t SR không ñ ng b ( không dùng xung ñ ng h ) dùng c ng NOR như hình 5.2 (a) và hình 5.2 (b) là sơ ñ m ch tương ng c a nó. Nó có 2 ngõ vào, S (Setting- ñ t) và R (Resetting - Kh i ñ ng). Nó có m t ngõ ra Q và ñôi khi có ngõ ra bù, ký hi u b ng m t vòng tròn nh . ð u ra Q t c ng NOR th nh t (ký hi u U4) s l i ñư c cho vào ngõ nh p c a c ng NOR th hai(ký hi u U3) và ngư c l i ñ u ra Q t U3 s l i ñư c cho vào ngõ nh p c a c ng NOR (c ng U4). U3 2 S _ 1 Q 3 S Q NOR2 Q U4 R 2 1 Q 3 R NOR2 a) b) Hình 5.2. M ch l t SR không ñ ng b Ta th xem ho t ñ ng c a m ch như sau: – Gi i s Q ñang tr ng thái 0 (Q=0, Q =1), cho tín hi u vào S=R=0, như v y ñ u ra c a U3 s là: Q = Q + S = 0+0 =1 , và ñ u ra c a U4 s là : http://www.ebook.edu.vn 132
  4. Chương V: M ch tu n t Q = Q + R = 1 + 0 = 0 => Q không ñ i – Gi i s Q ñang tr ng thái 1 (Q=1, Q =0), cho tín hi u vào S=R=0, như v y ñ u ra c a U3 s là: Q = Q + S = 1+ 0 = 0 , và ñ u ra c a U4 s là : Q = Q + R = 0 + 0 = 1 =>Q không ñ i Như v y trong trư ng h p S=R=0 thì giá tr ñ u ra c a m ch là không thay ñ i và m ch ñóng vai trò như m t b nh m t bit. L p lu n tương t như trư ng h p trên, ta có các trư ng h p sau : – Cho S=0, R=1. N u Q=0 thì d n t i trong tr ng thái k ti p Q=0, còn n u Q=1 thì d n t i tr ng thái k Q=0 => Q luôn b ng 0 mà không ph thu c vào tr ng thái Q trư c ñó. Tr ng thái này dùng ñ nh p giá tr 0 vào ô nh . – Cho S=1, R=0. N u Q=0 thì d n t i trong tr ng thái k ti p Q=1, còn n u Q=1 thì d n t i tr ng thái k Q=1 => Q luôn b ng 1 mà không ph thu c vào tr ng thái Q trư c ñó. Tr ng thái này dùng ñ nh p giá tr 1 vào ô nh – Trong trư ng h p S=R=1thì tr ng thái c a m ch không xác ñ nh, do ñó t h p này bi c m s d ng trong các m ch SR. => Ho t ñông c a m ch l t SR ñư c th hi n qua b ng tr ng thái 5.1. S R Q(t+1) 0 0 Q(t) No change 0 1 0 Clear to 0 1 0 1 Set to 1 1 1 X Indeterminate B ng 5.1. B ng tr ng thái c a m ch l t SR http://www.ebook.edu.vn 133
  5. Chương V: M ch tu n t ð i v i m i m ch l t thì bao gi cũng có 2 lo i, không ñ ng b và m ch l t ñ ng b , nhưng trên th c t thì ngư i ta ch y u dùng m ch ñ ng b , do ñó ñây chúng ta cũng s tìm hi u k hơn v lo i này. M ch l t SR ñ ng b (dùng xung ñ ng h ) như hình 5.3 (a), hình 5.3 (b) là sơ ñ m ch c a m ch l t này. Nó có ba ngõ vào, S (Setting- ñ t), R (Resetting - Kh i ñ ng) và C (Clock- ñ ng h ). Nó có m t ngõ ra Q và ñôi khi có ngõ ra bù, ký hi u b ng m t vòng tròn nh . U1 2 U3 S 1 2 _ 3 1 S Q Q 3 AND2 NOR2 C C Q R U4 2 U2 2 1 Q 1 3 3 R NOR2 AND2 a) b) Hình 5.3. M ch l t SR Ho t ñ ng m ch l t SR như sau: N u không có tín hi u nh p ñ ng h C (C=0), ngõ ra c a m ch không th thay ñ i b t ch p tr c a R và S vì ñ u ra c a 2 c ng U1 và U2 luôn b ng 0 ( 0 AND s b t kỳ = 0). Ch khi tín hi u ñ ng h C=1, ngõ ra m i b nh hư ng theo tr c a ngõ vào S và R. N u S=1, R=0, Q chuy n sang 1. N u S=0, R=1 Q chuy n sang 0. N u S và R là 0 khi ñ ng h chuy n, ngõ ra không ñ i. Khi c S và R là 1, ngõ ra không xác ñ nh, có th là 0 ho c 1 tùy thu c vào kho ng th i gian trì hoãn trong m ch. Hay nói cách khác khi C luôn b ng 1 thì m ch l t SR ñ ng b (hình 5.3) ho t ñ ng như m ch l t SR không ñ ng b (hình 5.2) trên. http://www.ebook.edu.vn 134
  6. Chương V: M ch tu n t 5.2.2. M ch l t D M ch l t D (Data) là lo i m ch l t ñơn gi n nh t, nó ch hơi khác m ch l t SR. M ch l t SR ñư c ñ i sang m ch l t D b ng cách ñưa vào m t c ng ñ o gi a S và R và dùng ký hi u D cho ngõ vào duy nh t (xem hình 5.4 b). Khi D=1, ngõ ra là 1, khi D=0, ngõ ra là 0. Hình 5.4(a) cho ta th y qui ư c ký hi u và b ng ñ c tính c a m ch l t D. Hình 5.4(b) là sơ ñ c a m ch l t này. Chú ý là tr ng thái k Q(t+1) ñư c xác ñ nh t ngõ vào D. M i quan h có th bi u di n b ng phương trình ñ c tính : Q(t+1) = D. ði u này có nghĩa ngõ ra Q c a m ch l t nh n tr t ngõ vào D khi tín hi u ñ ng h b ng 1. D Q(t+1) D Q 0 0 Clear to 0 Q C 1 1 Set to 1 a) U1 2 U3 D 1 2 _ 3 1 Q 3 AND2 NOR2 C U4 2 U2 2 1 U5 Q 1 3 2 1 3 NOR2 AND2 NOT b) Hình 5.4. M ch l t D Lưu ý là không có ñi u ki n nh p ñ gi tr ng thái c a m ch l t D. Tuy m ch l t D thu n ti n là ch có m t ngõ vào nhưng b t ti n là không có ñi u ki n không ñ i Q(t+1) = Q(t). ði u ki n không ñ i có th l y b ng cách vô hi u tín hi u ñ ng h ho c cho http://www.ebook.edu.vn 135
  7. Chương V: M ch tu n t ngõ ra tr l i ngõ vào, lúc ñó xung ñ ng h s gi tr ng thái m ch l t không ñ i. 5.2.3. M ch l t JK M t m ch l t khác thư ng hay ñư c s d ng là m ch l t JK, là m t c i ti n c a m ch l t SR trong ñó ñi u ki n không xác ñ nh c a SR ñư c ñ nh nghĩa trong JK. Ngõ vào J, K ho t ñ ng gi ng như S, R ñ ñ t và xóa m ch l t. Khi J và K ñ u b ng 1, khi ñ ng h C = 1 s chuy n ngõ ra m ch l t sang tr i thái bù. Ký hi u và b ng ñ c tính m ch l t JK hình 5.5. J tương ñương v i S trong SR và K tương ñương v i R. J K Q(t+1) J Q 0 0 Q(t) No change C 0 1 0 Clear to 0 Q 1 0 1 Set to 1 K 1 1 Complement Q (t ) Hình 5.5. M ch l t JK ði m khác bi t l n nh t ñây là thay vì không xác ñ nh, m ch l t JK có ñi u ki n bù Q(t+1) khi J=K=1. Trong m t m ch s thì t n t i m t tr ng thái không xác ñ nh là ñi u không mong mu n, chính do ñi u ñó mà m ch l t JK ñư c s d ng nhi u hơn. 5.2.4. M ch l t T M ch l t cu i cùng là k th a c a m ch l t JK b ng cách k t n i hai ngõ vào v i nhau thành m t ngõ vào T. Hình 5.6, là ký hi u và b ng tr ng thái m ch. Xu t phát t m ch l t JK v i hai ngõ vào ñư c k t n i thành m t ngõ vào T. Vì v y m ch l t T ch có hai ñi u ki n. Khi T=0 (J=K=0) , v i m i giá tr c a C không thay ñ i tr ng thái c a m ch l t. Khi T=1 (J=K=1), và khi C =1 s làm bù tr ng thái m ch l t. Các ñi u ki n này có th bi u di n b ng phương trình thu c tính : Q(t+1) = Q(t) ⊕ T. http://www.ebook.edu.vn 136
  8. Chương V: M ch tu n t T Q(t+1) T Q 0 Q(t) No change Q C Q (t ) Complement 1 Hình 5.6. M ch l t T 5.3. M ch l t l (Flip-flop) Các lo i m ch l t nói trên th c s ch là m t trong hai lo i m ch l t l . ðây là lo i m ch l t thông d ng nh t ñ ñ ng b vi c thay ñ i tr ng thái trong m t chuy n ti p xung ñ ng h . Trong lo i m ch l t này, các chuy n ti p xu t x y ra t i m t m c xung ñ ng h xác ñ nh. Khi m c nh p xung vư t quá ngư ng này, các ngõ nh p b khóa l i sao cho ñ n khi xung ñ ng h tr v 0 và m t xung khác ñ n. M t s m ch l t l t o chuy n ti p l lên c a tín hi u ñ ng h (chuy n ti p l dương – positive-edge transition) và m t s khác t o chuy n ti p l xu ng c a tín hi u ñ ng h (chuy n ti p l âm – negative-edge transition) ði m khác bi t gi a các m ch l t và m ch l t l là ch m ch l t kích thích b ng m c (level triggered), còn m ch l t l kích thích b ng biên (edge triggered). Ngoài ra m ch l t l còn có m t ký hi u mũi tên trư c ch C bi u th m t ngõ nh p ñ ng (xem hình 5.7. Ký hi u ch báo ñ ng cho bi t m ch l t l thay ñ i tr ng thái v i m t chuy n ti p dương (t 0 sang 1) c a tín hi u ñ ng h ngõ nh p. Hình 5.7 cho th y tín hi u xung ñ ng h trong m ch l t D l dương. Tr ngõ nh p D chuy n sang ngõ xu t Q khi ñ ng h t o chuy n ti p dương. Ngõ xu t không th thay ñ i khi ñ ng h m c 1, m c 0 ho c trong chuy n ti p t m c 1 xu ng 0. Chuy n ti p ñ ng h dương có hi u l c bao g m m t th i gian t i thi u g i là th i ñ nh (setup time) trong ñó ngõ nh p D ph i duy trì m t h ng tr trư c khi chuy n ti p và m t th i gian h u h n g i là th i lưu (hold time) trong ñó ngõ nh p D không ñư c thay ñ i sau chuy n http://www.ebook.edu.vn 137
  9. Chương V: M ch tu n t ti p dương. Chuy n ti p dương có hi u l c thư ng là m t ph n r t nh trong t ng chu kỳ xung ñ ng h . D Q Clock Q C Output cannot Chuy n ti p l change dương Hình 5.7. Flip-flop D v i chuy n ti p dương Thư ng ñ i v i các flip-flop ngoài cách dùng b ng tr ng thái ngư i ta còn hay dùng bi u ñ tr ng thái như trong hình 5.8 (a) và ñ th miêu t ho t ñ ng c a m ch d ng tín hi u hình 5.8(b). a) b) Hình 5.8. Bi u ñ tr ng thái và ñ th c a flip-flop D Bi u ñ tr ng thái (hình 5.8a) cho ta cái nhìn khái quát và d hi u hơn c a vi c chuy n ñ i các tr ng thái m ch. Khi ñang tr ng thái 0 (vòng tròn có s 0), n u D=0 thì tr ng thái không ñ i (mũi tên quay tr l i chính nó); khi D=1 thì tr ng thái chuy n qua http://www.ebook.edu.vn 138
  10. Chương V: M ch tu n t tr ng thái m i 1 (vòng tròn có s 1). Tương t như v y khi ñang tr ng thái 1, n u D=1 thì không ñ i, n u D=0 thì chuy n tr ng thái. ð th bi u di n hình 5.8b cũng cho ta th y các thay ñ i này. Trong trư ng h p m ch l t l D ñư c kích ho t chuy n ti p âm ta có ký hi u như hình 5.8. Ký hi u ch khác ch ngõ vào c a clock có thêm m t ô tròn. Trong trư ng h p này ñ u ra c a m ch ch thay ñ i chuy n ti p t 1 xu ng 0. D Q Q C Hình 5.8. Flip-flop D v i chuy n ti p âm B ng kích thích ð thi t k m ch tu n t chúng ta thư ng bi t vi c chuy n ti p t tr ng thái này sang m t tr ng thái khác và mu n tìm các ñi u ki n nh p c a m ch l t ñ t o ra chuy n ti p ñó. Như v y, ñ mô t ho t ñ ng c a các m ch l t l chúng ta c n m t b ng li t kê các t h p nh p c n có ñ t o ra m t thay ñ i tr ng thái yêu c u. B ng này ta g i là b ng kích thích m ch l t l . Trong b ng 5.2. cho ta th y ho t ñ ng c a b n lo i m ch l t l D, SR, JK và T. M i b ng g m các c t : – Q(t) – cho giá tr m ch th i ñi m t – Q(t+1) – cho giá tr m ch th i ñi m sau ñó t+1 – Các c t cho m i ngõ vào. B ng này cho th y ng v i các ngõ vào tr ng thái c a m ch s ñư c chuy n ti p ra sao. Có b n kh năng chuy n ti p t tr ng thái hi n hành Q(t) sang tr ng thái k Q(t+1). Các ñi u ki n nh p cho m i m t chuy n ti p này xu t phát t thông tin trong b ng ñ c tính. Ký hi u x trong b ng bi u di n m t ñi u ki n không c n http://www.ebook.edu.vn 139
  11. Chương V: M ch tu n t (don’t care condition) ho c tùy ch n; t c là 0 ho c 1 ñ u không nh hư ng. M ch l t SR M ch l t D Q(t) Q(t+1) S R Q(t) Q(t+1) D 0 0 0x 0 0 0 0 1 10 0 1 1 1 0 01 1 0 0 1 1 x0 1 1 1 M ch l t JK M ch l t T Q(t) Q(t+1) J K Q(t) Q(t+1) T 0 0 0x 0 0 0 0 1 1x 0 1 1 1 0 x1 1 0 1 1 1 x0 1 1 0 B ng 5.2 B ng kích thích c a b n m ch l tl Lý do có ñi u ki n không c n trong b ng kích thích vì có hai cách l y chuy n ti p. Ví d , trong m ch l t JK, m t chuy n ti p t tr ng thái hi n hành 0 sang tr ng thái k 0 có th nh n ñư c b ng cách cho J=K=0 (không ñ i) ho c J=0, K=1 ñ xóa m ch l t (dù ñã xóa r i). Trong c hai trư ng h p J ph i là 0, nhưng K là 0 trư ng h p m t và 1 trư ng h p hai. Vì chuy n ti p yêu c u xu t hi n trong c hai trư ng h p, chúng ta ghi K là x. 5.4. M ch tu n t . Sơ ñ kh i m ch tu n t ñư c minh h a có ñ ng h ñư c minh h a như trong hình 5.9. T sơ ñ ta th y m ch tu n t là m t k t n i các m ch l t v i m t m ch t h p khác, mà m ch t h p này l i ñư c t o ra t các c ng cơ b n. B n thân các c ng t o thành m ch t h p, nhưng khi g p vào các m ch l p toàn b m ch ñư c s p vào lo i m ch tu n t . Nó g m m t m ch t h p và m t s m ch l t có ñ ng h . Như trong lư c ñ , kh i m ch t h p nh n http://www.ebook.edu.vn 140
  12. Chương V: M ch tu n t các tín hi u nh phân t các ngõ nh p ngoài và t các ngõ ra c a m ch l t. Ngõ ra m ch t h p ñi ra ngoài (g i là xu t ngoài) và ñi vào m ch l t. Các c ng trong m ch t h p xác ñ nh tr nh phân lưu vào m ch l t sau m i chuy n ti p ñ ng h . ð n phiên các ngõ ra c a m ch l t ñư c ñưa vào m ch t h p và xác ñ nh hành vi c a m ch. Hơn n a, tr ng thái k c a m ch l t cũng là hàm c a tr ng thái hi n t i và các ngõ nh p ngoài. Như v y m ch tu n t ñư c xác ñ nh b i các ngõ nh p ngoài, các ngõ xu t ngoài và tr ng thái nh phân c a m ch l t. Input Combinational Combinational Output circuit Flip-flops Clock Hình 5.9. Sơ ñ kh i m ch tu n t Qui trình thi t k m ch tu n t ñư c th hi n qua các bư c sau: Bư c 1: Chuy n ñ c t m ch sang lư c ñ tr ng thái Bư c 2: lư c ñ tr ng thái => b ng tr ng thái Bư c 3: T b ng tr ng thái vi t hàm cho các ngõ nh p c a Flip-flops Bư c 4: v sơ ñ m ch ð hi u rõ m ch tu n t và cách thi t k nó, ta s b t ñ u b ng vi c xem xét m t ví d ñơn gi n sau Ví d : Thi t k m ch tu n t dùng m ch l t SR. Khi ngõ nh p x=0, tr ng thái m ch l t l không thay ñ i, ngõ xu t y=0. Khi x=1, dãy tr ng thái là 11,10,01,00 và l p l i còn ngõ xu t y s có giá tr là 1 khi s bit tr ng thái m ch l t l b ng 1 là l , các trư ng h p còn l i thì b ng 0. Gi i: Bư c 1: http://www.ebook.edu.vn 141
  13. Chương V: M ch tu n t T yêu c u c a ví d ta xây d ng lư c ñ tr ng thái c a m ch. Theo ñ bài ta có 4 tr ng thái là 11 10 01 00, như v y s có 4 vòng tròn ñ bi u di n 4 tr ng thái này. Lư c ñ tr ng thái c a m ch như hình 5.10. 0/0 11 1/0 1/0 0/0 0/0 10 00 1/1 1/1 01 0/0 Hình 5.10.Lư c ñ tr ng thái m ch Trong lư c ñ này m i tr ng thái bi u th b ng m t vòng tròn nh v i tr ng thái ñư c ch bên trong vòng tròn và các ñư ng d n tr c ti p n i các tr ng thái ch cho bi t hư ng chuy n ti p gi a các tr ng thái. Trên m i ñư ng có mũi tên ñ nh hư ng và trên ñó ghi giá tr c a bi n ñ u vào m ch x và bi n ñ u ra y. Giá tr c a hai bi n này ñư c cách nhau b i d u “/”. Ví d như n u ta ñang tr ng thái 11, và n u tín hi u ñ u vào là 0 (x=0) thì tr ng thái s không thay ñ i (ñư ng có mũi tên xu t phát t nó và quay v chính nó) và ñ u ra y=0. Như v y trên ñư ng mũi tên ta ghi 0/0 t c là x/y hay x=0 và y=0. N u tín hi u vào x=1 thì tr ng thái s chuy n sang m t tr ng thái m i là 10 (mũi tên ch ñ n tr ng thái 10) và vì s bit c a các flip-flop có giá tr b ng 1 là 2, t c là ch n cho nên ñ u ra y=0 http://www.ebook.edu.vn 142
  14. Chương V: M ch tu n t => trên ñư ng chuy n tr ng thái ta ghi 1/0. ñây ta lưu ý là tr ng thái m ch l t l ch thay ñ i chuy n ti p c a xung ñ ng h , nhưng trong khi l p lu n ñ cho ñơn gi n và ñ nh m l n ta không ñ c p ñ n nó. Bư c 2: T lư c ñ tr ng thái này ta s xây d ng m t b ng tr ng thái. Theo yêu c u dùng flip-flop SR, ma ta ñã bi t m i flip-flop cho phép ta nh 1 bit. V y ñây ta có 4 tr ng thái, do ñó c n có hai flip-flop ñ mã hóa chúng. Ta g i 2 flip-flop ñó là A và B, và các ñ u vào c a chúng tương ng s là SA,RA,SB,RB. T sơ ñ kh i m ch tu n t hình 5.9, chúng ta cũng bi t ñư c ñ u ra c a các flip- flop cũng chính là ñ u vào c a m ch. Như v y b ng tr ng thái s có 3 ñ u vào là A,B và x => có 23=8 t h p. Ngoài ra trong b ng tr ng thái ta còn có m t ñ u ra y. Các tr ng thái c a m ch ñư c bi u hi n trong b ng 5.3. D a vào b ng tr n thái c a m ch l t l b ng 5.2 ta s tìm ra các giá tr trong b ng 5.3. Ba c t ñ u tiên là giá tr nh p vào, do ñó ta ch c n ñi n các giá tr sao cho th hi n t t c các t h p có th có. ð tránh nh m l n ta ñi n theo th t t 000 001 010 … Xác ñ nh giá tr trong c t “tr ng thái k ” Ti p theo ñ n c tr ng thái k , t lư c ñ tr ng thái ta có n u ñang tr ng thái 00 (AB=00) thì khi x =0 tr ng thái s không thay ñ i, do ñó hàng ñ u tiên A=0, B=0; hàng ti p theo khi x=1 thì tr ng thái s thay ñ i t 00 11 => A=1, B=1. Tương t , ta s có ñư c giá tr cho t t c các hàng c t tr ng thái k . Xác ñ nh các ngõ nh p vào các flip-flop Cũng d a vào b ng tr ng thái c a flip-flop SR ta s xác ñ nh ñư c các giá tr c a các c t còn l i. Ch ng h n như ñ i v i flip-flop A, khi A chuy n t 0 sang 0 thì SA=0, RA=x; khi A chuy n t 0 sang 1 thì SA=1, RA=0;…. http://www.ebook.edu.vn 143
  15. Chương V: M ch tu n t Tr ng Nh p Tr ng Ngõ nh p vào các ð u ra thái hi n thái flip-flop ti k A B x A B SA RA SB RB y 0 0 0 0 0 x 0 x 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 x x 0 0 0 1 1 0 0 0 x 0 1 1 0 0 0 1 0 x 0 0 x 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 x 0 x 0 0 1 1 1 1 0 x 0 0 1 0 1 B ng 5.3. B ng tr ng thái m ch tu n t Bư c 3: T b ng tr ng thái 5.3 ta tìm hàm cho các ngõ nh p vào các flip-flop. Chú ý là các hàm tìm ñư c ph i là ng n g n nh t, ñ làm ñư c vi c ñó ta ph i dùng b n ñ Karnaugh ñ rút g n chúng. Trư c h t t b ng 5.3 => b n ñ Karnaugh cho ñ u vào SA như sau : Bx A 00 01 11 10 0 1 1 x x x T b n ñ này ta suy ra => SA = A B x Tương t như v y cho các c ng còn l i, ta có b n ñ Karnaugh cho RA : http://www.ebook.edu.vn 144
  16. Chương V: M ch tu n t Bx A 00 01 11 10 0 x xx 1 1 => RA= AB x ð i v i flip-flop B ta có : Bx Bx A 00 01 11 10 A 00 01 11 10 0 1 x 0 x 1 1 1 x 1 x 1 => RB = Bx => SB = B x B n ñ cho ñ u ra y : Bx A 00 01 11 10 0 1 1 1 T b n ñ này ta suy ra => y = A Bx + AB x Phương trình nh p m ch l t Như v y trong bư c 3 này ta ñã tìm ra ñư c hàm hay phương trình nh p cho các m ch flip-flop như sau: http://www.ebook.edu.vn 145
  17. Chương V: M ch tu n t – SA = A B x – RA= AB x – SB = B x – RB = B x T ví d này chúng ta th y r ng phương trình nh p m ch l t là bi u th c Boolean c a m ch t h p. Bư c 4: Bư c này là ñơn gi n nh t vì khi ñã có hàm Boolean r i thì vi c l a ch n c ng và v sơ ñ m ch là hoàn toàn không khó khăn gì. Sơ ñ m ch c a m ch tu n t c n thi t k như hình 5.11. y S Q A x C Q A R B S Q C B Q R Clock Hình 5.11. Sơ ñ m ch c a ví d http://www.ebook.edu.vn 146
  18. Chương V: M ch tu n t Chú ý là khi v m ch thì các ñ u vào l y t các ñ u ra ngh ch ñ o c a flip-flop ph i ñư c l y t ñ u ra Q c a flip-flop tương ng. Ví d RA= AB x thì ñ u B ph i ñư c l y t ñ u ra Q c a flip-flop B ch không ñư c dùng ñ u ra Q c a flip-flop B r i cho qua m t c ng inverter. Qua ví d trên cho ta các ñ c trưng c a m t m ch tu n t như sau: - Lư c ñ tr ng thái ñư c bi u di n b ng các vòng tròn, m i vòng tròn bi u di n m t tr ng thái và chuy n ti p gi a các tr ng thái ñư c ghi nh n b ng các ñư ng n i các vòng. Lu c ñ tr ng thái cung c p cho ta các thông tin như b ng tr ng thái nhưng m t cách tr c quan, rõ ràng và d hi u hơn. - S nh phân trong m i vòng xác ñ nh tr ng thái c a các flip-flop. Trên các ñư ng n i ta ghi giá tr c a bi n nh p x và bi n xu t y cách nhau b ng d u s (/) b ng các con s nh phân. Tr nh p trong tr ng thái hi n t i ñư c ghi trư c và s sau d u s là tr xu t trong trang thái hi n hành. Vi d ñư ng n i t tr ng thái 00 ñ n 11 ghi 1/0 có nghĩa khi m ch tu n t tr ng thái hi n hành 00 và nh p là 1, xu t là 0. Sau m t chuy n ti p ñ ng h , m ch ñ n tr ng thái k 11. - Lư c ñ tr ng thái cho m t cái nhìn hình tư ng các chuy n ti p tr ng thái và thích h p cho m i ngư i khi di n gi i ho t ñ ng c a m ch. - M ch tu n t ñư c xác ñ nh qua b ng tr ng thái liên k t các ngõ ra và tr ng thái k như là m t hàm c a các ng nh p và tr ng thái hi n hành sang tr ng thái k ñư c kích ho t b i m t tín hi u ñ ng h . B ng tr ng thái g m b n ph n, tr ng thái hi n hành, nh p, tr ng thái k và xu t. Ph n tr ng thái hi n hành cho th y tr ng thái c a m ch l t A và B t i th i ñi m t. Ph n nh p là tr c a x cho m i http://www.ebook.edu.vn 147
  19. Chương V: M ch tu n t tr ng thái hi n hành. Ph n tr ng thái k cho th y tr ng thái c a m ch l t t i m t chu kỳ sau ñó là th i ñi m t+1. Ph n xu t cho tr c a y v i m i tr ng thái hi n hành và ñi u ki n nh p. - Lư c ñ tr ng thái và b ng tr ng thái ñ mô t ho t ñ ng c a m ch tu n t . Có lư c ñ tr ng thái thì ta có th suy ra b ng tr ng thái và ngư c l i. Bài t p chương V 1. Hãy ch ng minh r ng JK flip-flop có th chuy n sang D flip-flop v i m t c ng ñ o ñ t gi a các ngõ nh p J và K 2. Thi t k m ch tu n t dùng m ch l t JK. Khi ngõ nh p x=0, tr ng thái m ch l t không thay ñ i. Khi x=1, dãy tr ng thái là 11,01,10,00 và l p l i. 3. M t m ch tu n t g m 2 D flip-flop A và B , 2 ngõ nh p x,y m t ngõ xu t z. Phương trình các ngõ nh p vào các flip-flop và ngõ xu t m ch như sau: DA = x y + xA DB = x B + xA Z=B a. V lư c ñ lu n lý c a m ch b. L p b ng tr ng thái. 4. Thi t k m ch ñ m nh phân 2-bit là m t m ch tu n t có ñ ng h ñi qua m t dãy tr ng thái nh phân 00, 01, 10, 11 và l p l i khi ngõ nh p ngoài x có tr 1. Tr ng thái m ch không ñ i khi x = 0. http://www.ebook.edu.vn 148
  20. Chương V: M ch tu n t 5. Thi t k m ch ñ m gi m 2 bit. ðây là m ch tu n t có 2 flip-flop và 1 ngõ nh p x. Khi x=0, tr ng thái m ch l t không ñ i. Khi x=1, dãy tr ng thái là 11, 10, 01, 00 và l p l i. 6. Thi t k m ch tu n t có 2 m ch l t JK, A và B và 2 ngõ vào E và x. N u E=0 m ch gi nguyên tr ng thái b t ch p x. Khi E=1 và x =1 m ch chuy n tr ng thái t 00 sang 01 sang 10 sang 11 v 00 và l p l i. ( ñây E-Enable gi ng như c ng ñi u khi n cho phép m ch ho t ñ ng hay không) 7. Thi t k m ch tu n t dùng m ch l t T. Khi ngõ nh p x=0, tr ng thái m ch l t không thay ñ i. Khi x=1, dãy tr ng thái là 00,10,01,11 và l p l i. http://www.ebook.edu.vn 149
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2