Дата последнего обновления файла 21.11.2014

Автоматы с памятью

Автоматы с памятью еще называют последовательностными устройствами. Они отличаются от комбинационных схем тем, что значение логических сигналов на их выходе зависит не только от текущих значений логических уровней на входе, но и от их значения в предыдущие моменты времени. Для того, чтобы можно было выполнить эту задачу в состав схемы вводится запоминающее устройство. Обобщенная структурная схема последовательностного устройства (автомата с памятью)приведена на рисунке 1.


Рисунок 1. Обобщенная структурная схема автомата с памятью

В данной схеме запоминание входного логического сигнала запоминающим устройством (ЗУ) производится в момент времени, определяемом импульсами сигнала синхронизации, поступающими от тактового генератора. В качестве запоминающего устройства обычно применяются триггеры различных типов, обычно D-триггеры.

К моменту поступления очередного тактового импульса все переходные процессы в комбинационном устройстве и соединительных цепях должны полностью завершиться. Иначе цифровой автомат с памятью будет работать неправильно. Это происходит если в компьютере задать частоту синхронизации, превышающую его быстродействие.

Схема, приведенная на рисунке 1, содержит только один элемент памяти. Обычно цифровое устройство содержит несколько подобных блоков, соединенных между собой линиями связи. Сложность комбинационного устройства (КУ) стараются выбирать так, чтобы задержка цифрового сигнала через них была приблизительно одинакова. Максимальная тактовая частота при этом будет определяться максимальным временем задержки КУ. Структурная схема автомата с памятью, выполненного по рассмотренному принципу, приведена на рисунке 2.


Рисунок 2. Структурная схема последовательностного устройства, состоящего из нескольких ячеек

Подобный метод применяется для создания практически любых цифровых автоматов с памятью, поэтому именно по этому принципу реализованы современные цифровые СБИС — программируемые логические интегральные схемы. При этом нет разницы, какой конкретно их вид: CPLD или FPGA.

Наиболее известными последовательностными устройствами являются триггеры. Простейший из триггеров — RS-триггер не содержит комбинационного устройства КУ. Он сам является запоминающим устройством, способным сохранять свое состояние до тех пор, пока подается питание на цифровое устройство. Подобный триггер используется как составная часть всех остальных триггеров и в схеме подавления дребезга контактов.

D-триггеры относятся к классу синхронных триггеров (изменяющих свое состояние по сигналу синхронизации). Они применяются в двух вариантах — работающий по фронту и по потенциалу. D-триггеры, работающие по потенциалу применяются в микропроцессорной технике для запоминания различных данных, например, адрес в микропроцессорах с совмещенной шиной данных/адреса, в составе статических оперативных запоминающих устройств SRAM. Динамические D-триггеры работают в составе последовательных и параллельных регистров, счетчиков и делителей частоты.

Литература:

  1. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб, БХВ-Петербург, 2010.
  2. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. СПб, БХВ-Петербург, 2010.
  3. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. М, Радио и связь, 1987.
  4. Дж. Ф. Уэкерли Проектирование цифровых устройств. М, Постмаркет, 2002.
  5. Шило В. Л. "Популярные микросхемы КМОП" — М.: "Горячая Линия - Телеком" 2002
  6. "CMOS Power Consumption and Cpd Calculation" "Texas Instruments" 1997
  7. "Input and Output Characteristic of Digital Integrated Circuits" "Texas Instruments" 1996
  8. "LOGIC MIGRATION GUIDE" "Texas Instruments" 2004

Вместе со статьей "Автоматы с памятью" читают:

Синтез цифровых комбинационных схем по произвольной таблице истинности
http://digteh.ru/digital/SintSxem.php

статические D-триггерыНазвание D-триггера происходит от английского слова delay — задержка. Конкретное значение задержки определяется частотой следования импульсов синхронизации.
http://digteh.ru/digital/Latch/

RS-триггеры RS триггер получил название по названию своих входов. Вход S (Set - установить англ.) позволяет устанавливать выход триггера Q в единичное состояние.
http://digteh.ru/digital/RS_trigg.php

T-триггеры T триггер — это счетный триггер. У T-триггера имеется только один вход. После поступления на этот вход импульса, состояние T триггера меняется на прямо противоположное.
http://digteh.ru/digital/T_trigg.php

JK-триггеры Таблица истинности jk триггера практически совпадает с таблицей истинности синхронного RS-триггера. Для того чтобы исключить запрещённое состояние...
http://digteh.ru/digital/JK_trigg.php


Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2017

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс

Поиск по сайту сервисом ГУГЛ

пЕИРХМЦ@Mail.ru


Яндекс.Метрика
Rambler's Top100