Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

I T P W ZPT 1 Problem kodowania stanów w układach sekwencyjnych (automatach) Sekwencyjne układy asynchroniczne Informacje uzupełniające o układach sekwencyjnych.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "I T P W ZPT 1 Problem kodowania stanów w układach sekwencyjnych (automatach) Sekwencyjne układy asynchroniczne Informacje uzupełniające o układach sekwencyjnych."— Zapis prezentacji:

1 I T P W ZPT 1 Problem kodowania stanów w układach sekwencyjnych (automatach) Sekwencyjne układy asynchroniczne Informacje uzupełniające o układach sekwencyjnych (zamiast W12 i W13)

2 I T P W ZPT 2 Kodowanie stanów to przypisanie kolejnym stanom automatu odpowiednich kodów binarnych. b = log 2 |S| Problem kodowania w automatach Minimalna liczba bitów b potrzebna do zakodowania automatu, w którym liczność zbioru S jest |S| v1v1 v2v2 v3v3 Y S1S1 S1S1 S4S4 y2y2 S2S2 S5S5 S3S3 S1S1 y1y1 S3S3 S4S4 S5S5 y3y3 S4S4 S1S1 S2S2 S3S3 y2y2 S5S5 S4S4 S2S2 y4y Q1Q2Q3 Złożoność realizacji sprzętowej automatu silnie zależy od sposobu zakodowania stanów!

3 I T P W ZPT 3 Problem kodowania xsxs 0101 AAB00 BAC00 CDC00 DAB01 Wariant I A = 00 B = 01 C = 10 D = 11 Wariant II A = 00 B = 11 C = 01 D = 10 Wariant II Wariant I

4 I T P W ZPT 4 Kodowanie 3 stany - 3 różne kodowania 4 stany - 3 różne kodowania 5 stanów kodowań 7 stanów -840 kodowań 9 stanów - Jak przewidzieć (obliczyć) najlepsze kodowanie stanów? Czy realne jest sprawdzenie wszystkich możliwości ponad 10 milionów kodowań

5 I T P W ZPT 5 Problem kodowania jest bardzo trudny i nawet na poziomie akademickim nie powstały żadne praktycznie użyteczne narzędzia komputerowe wspomagające ten proces (SUL rozdz ). KODOWANIE Jedyną realną do omówienia w ograniczonym czasie wykładu jest metoda wykorzystująca podział z własnością podstawienia.

6 I T P W ZPT 6 Własność podstawienia Podział na zbiorze stanów automatu M= ma własność podstawienia (closed partition), gdy dla każdej pary stanów S i, S j należącej do tego samego bloku i każdego wejścia I k stany I k S i oraz I k S j należą do wspólnego bloku. xsxs 0101 AAF00 BEC01 CCE01 DFA10 EBF11 FDE00 Podziały z własnością podstawienia:

7 I T P W ZPT 7 Twierdzenie Dany jest automat M o zbiorze stanów S, |S| = n. Do zakodowania stanów potrzeba Q1,..., Qk elementów pamięci. ( ) – liczba bloków podziału Jeżeli istnieje podział z własnością podstawienia i jeżeli r spośród k zmiennych kodujących Q1,..., Qk, gdzie r = log 2 ( ), jest przyporządkowanych blokom podziału tak, że wszystkie stany zawarte w jednym bloku są oznaczone tymi samymi kodami Q1,..., Qr, to funkcje Q1,..., Qr, są niezależne od pozostałych (k – r) zmiennych.

8 I T P W ZPT 8 Przykład - interpretacja w.p. xsxs 0101 AAF00 BEC01 CCE01 DFA10 EBF11 FDE Kodowanie wg 1 A B C D E F Nie wystarcza to do zakodowania 1 = (0) Warunek jednoznaczności kodowania!

9 I T P W ZPT 9 Przykład … xsxs 0101 AAF00 BEC01 CCE01 DFA10 EBF11 FDE00 Q 1 Q 2 Q 3 A B C D E F Co to znaczy, że zastosujemy kodowanie wg podziału zamkniętego: Q1 = D1 = f(x,Q1) Nie musimy obliczać funkcji wzbudzeń, aby stwierdzić, że pierwsza z nich, czyli D1 będzie… Niestety tylko jedną zmienną zakodowaliśmy wg podziału zamkniętego, zatem: a co z pozostałymi? Q2 = D2 = f(x,Q1,Q2,Q3) Q3 = D3 = f(x,Q1,Q2,Q3)

10 I T P W ZPT 10 Przykład … xsxs 0101 AAF00 BEC01 CCE01 DFA10 EBF11 FDE00 Kodowanie wg A B C D E F Jest to kodowanie jednoznaczne A może jest więcej podziałów zamkniętych: Można wykazać, że oprócz 1 jest 2

11 I T P W ZPT 11 PRZYKŁAD c.d. Przy tak dobranym kodowaniu pierwsza funkcja wzbudzeń Q1 tego automatu będzie zależna od jednej zmiennej wewnętrznej, a druga i trzecia łącznie (Q2, Q3) od dwóch zmiennych wewnętrznych, czyli Q1 = f(x,Q1) Q2 = f(x,Q2,Q3) Q3 = f(x,Q2,Q3) Kto nie wierzy, niech zakoduje, obliczy funkcje Q1, Q2, Q3 i sprawdzi. Dla całego roku!

12 I T P W ZPT 12 W rozwiązaniu problemu kodowania z pomocą przychodzi technologia… KODOWANIE Zadanie to znacznie się upraszcza w strukturach z pamięciami, które są bezpośrednio realizowalne w układach FPGA.

13 I T P W ZPT Sekwencyjne układy asynchroniczne Układy asynchroniczne – przeznaczone do specyficznych, nietypowych zastosowań W najnowszych książkach… …nic się na ten temat nie pisze…jedynie w specjalistycznych

14 I T P W ZPT 14 x1xnx1xn y1ymy1ym Q1QkQ1Qk q1qkq1qk Model układu asynchronicznego układ kombinacyjny (możliwe są również realizacje z przerzutnikami asynchronicznymi) UK BP Model układu sekwencyjnego (synchronicznego) Model układu asynchronicznego clock przerzutniki blok pamięci jest realizowany przez opóźnienia

15 I T P W ZPT 15 (Najprostszy układ asynchroniczny) SR q –1 110–1 Q Q S R Asynchroniczny przerzutnik SR Dlaczego RS 11 ?

16 I T P W ZPT 16 Synteza układów asynchronicznych... jest bardzo trudna na etapie kodowania stanów, ale z całkiem innych powodów niż w układach synchronicznych. Przy niewłaściwym doborze kodowania automat może pracować niezgodnie z pierwotną tablica przejść-wyjść Powstają wtedy tzw. wyścigi krytyczne wprowadzające automat do stanu innego niż jest podany w tablicy przejść wyjść. Przyczyną kłopotów są zjawiska niejednakowego opóźnienia sygnału w elementach logicznych.

17 I T P W ZPT 17 Synteza układów asynchronicznych x1x2Sx1x2S y A B01– (-)11––––– C A/0 B/1 C/ Kod stanu Graf stanów x1x2Sx1x2S y AAABC0 B–CBC1 CACCC0

18 I T P W ZPT 18 Analiza działania układu asynchronicznego 1 > < x1x2Sx1x2S y A B01– (-)11––––– C x1x2x1x2 y Q1Q2Q1Q2 q1q2q1q2 Układ kombinacyjny (bez opóźnień) 1 2 Opóźnienia Wyścig niekrytyczny 0110 Wyścig krytyczny!

19 I T P W ZPT 19 Zmodyfikowana tablica przejść x1x2Sx1x2S y A B01– (-)11–10– – C x 1 x 2 Q1Q Q1Q1Q2Q2 W celu uzyskania prawidłowego działania układu asynchronicznego jego tablicę przejść należy odpowiednio modyfikować

20 I T P W ZPT 20 Wyznaczanie funkcji wzbudzeń x 1 x 2 Q1Q Y Q1Q1Q2Q2 Y = Q2 Dlaczego dodano dodatkową pętlę – składnik ? Zjawisko hazardu

21 I T P W ZPT 21 Zjawisko hazardu 12 Przy Q 1 = 1, x 1 = 1, a przy zmianie x 2 : 1 0 na wyjściu Z powinna być stała 1 Na skutek opóźnienia sygnału w sygnale Z pojawia się krótki impuls o wartości 0. Jest to hazard statyczny - szkodliwy w układach asynchronicznych!

22 I T P W ZPT 22 Zjawisko hazardu W układach asynchronicznych funkcje wzbudzeń muszą być realizowane w taki sposób, aby nie występował hazard statyczny. Wyrażenia boolowskie należy uzupełnić o składnik (nadmiarowy), odpowiadający pętli na tablicy Karnaugha, w taki sposób, aby każde dwie sąsiednie jedynki były objęte wspólną pętlą. x 1 x 2 Q1Q

23 I T P W ZPT 23 Jak jest zbudowany przerzutnik synchroniczny? ? Przerzutnik typu D D Clk DQDQ Przerzutniki synchroniczne realizujemy jako układy asynchroniczne Sygnał zegarowy nie występuje w opisie działania (w tablicy przejść) tego przerzutnika

24 I T P W ZPT 24 Przykład Synchroniczny przerzutnik typu D synchronizowany zboczem dodatnim Q –100 1–110

25 I T P W ZPT 25 Przykład c.d /11 2/01 3/ D clk Graf Rozdz. 4.4

26 I T P W ZPT 26 Przykład c.d. D,clk S Y1Y Tablica przejść-wyjść D,c Q1Q Y1Y (2) (1) (3) (clk c) Zakodowana tablica p-w (kody stanów takie same, jak wyjścia Y1, Y2)

27 I T P W ZPT 27 Przykład c.d. D,c Q1Q Y1Y (2) (1) (3) (clk c) Q1 Q2 D,c Q1Q (2) (1) (3) D,c Q1Q (2) (1) (3) Q1 Q2

28 I T P W ZPT 28 Przykład - realizacja


Pobierz ppt "I T P W ZPT 1 Problem kodowania stanów w układach sekwencyjnych (automatach) Sekwencyjne układy asynchroniczne Informacje uzupełniające o układach sekwencyjnych."

Podobne prezentacje


Reklamy Google