Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 166
Текст из файла (страница 166)
Могйап Кавбпапп, 1996), испытал способность различных средств синтша воспринимать три приведенные здесь формы задания чувствительности к перепаду и еще одну, немного модифицированную. Только одно из программных средств смогло синтезировать по трем из четырех форм; большинство испытанных программ синтеза справляется только с двумя. Следовательно, вам нужно использовать тот метод, который предписан имеющимися у вас программными средствами.
Табл. 7.33. Два других способа описания переключающегося по положительному фронту Р-тригге- ра ртосевв яа:т дат«1 С К'етват ааа С1.К ' 1'; Ц< 0. еас ргосева; Я <= В еаеа СЬК'етеат аао СЬК"' 1' е1»е ГП Табл. 7.39. Тактовый процесс для тестирования от<аттестате ТВ„атсл от ТВ тв вгнаа1 НСЬК ВТ0 ЬОС1С; втйаа1 ... — Оесзате ответ торос ааа острот втяаа1» ртосевв -- С1оск К»пег«сот Ьеятс нськ <- 1, -- Вьатт ат 1 ас стае о 1оор ИСЬК <= О аттет В ов,' ИСЬК <= 1 аттет 4 аа; еап 1оор; еао ртосеаа; ртосева -- о»аетате сье гевс ог тье тарас воза«1т, спеси оасратв Ьента 750 Глава 7.
Принципы проектирования послвдоватвльиостиых схем Обзор литературы 751 Обзор литературы !)роблема метастабильности остается популярной уже в течение долгого време„н, Еще гРеческие философы в глУбокой дРевности писали о неРешительности. О излебаннях и неуверенности поет и группа современных философов под названием гуано в заглавной песне нх альбома Свобода выбора.
Наконец, конгресс США все не может решить, как «сберечь» Общественную Безопасность, Возможность опроса впервые была реализована несколько десятилетий назад на защелках, не на триггерах, в разработках фирмы 1ВМ в области интегральных микросхем. Замечательное рассмотрение примененного тогда принципа и других методов опроса содержится в книге Мак-Класки Принципы логическоло проектирования (Ебюагд Х. МсС(цйсеу. Во81с Вепйп Ргьпс(р1ел, Ргепбсе На!1, 198б). В большинстве случаев при разработке специализированных ИС, а также при проектировании устройств на основе СИС, ПЛУ и ИС типа РРОА используются последовательностные схелаы, рассмотренные в этой главе. Однако существуют и другие типы последовательностных схем, применявшиеся в ранних разработках на дискретных элементах (в том числе еще во времена логических схем на электронных лампах) и применяемые сегодня в современных заказных СБИС.
Тактируемые синхронные конечные автоматы представляют собой особый случай более широкого класса импульсных схем (схем, работающих в импульсном режиме; ри(ле-тоЫе с(гсий). У таких схем имеется один или большее число ими)иьсных входов (ри!зв шригн) и выполнены следующие условия: (а) только один импульс может поступить в каждый момент времени; (Ь) сигналы на не импульсных входах остаются постоянными в момент действия импульса; (с) только импульсы мокнут вызвать изменение состояния; (6) один импульс вызывает самое большее однократное изменение состояния.
В тактируемых синхронных конечных автоматах единственным импульсным входом является вход тактового сигнала и роль «импульса» играет переключающий фронт тактового сигнала. Однако можно построить схемы с несколькими импульсными входами и использовать другие элементы памяти, а не знакомые нам переключающиеся по фронту триггеры. Все этй возможности детально разбираются в упомянутой книге Мак-Класки.
Важным частным случаем импульсной схемы является двухфазный автомат-защелка (п«а-рЬалв 1а1сЬ тасд1пе), рассматриваемый Мак-Класки и другими. Обоснование двухфазного тактирования в СБИС можно найти в книге Мида и Конвея Введение в вист еиы СВИС (Сагчег Меад, 1 упп Соптау. !пггог(исгюп го «1э1 Яутвтз. А661зоп-'ччез!еу, 1980). В таких автоматах в принципе исключен существенный источник опасности, имеющий место в переключающихся по фронту триггерах, благодаря использованию двух защелок, для которых сигналами разрешения являются неперекрывающиеся тактовые сигналы. Методы сокращения полностью и не полностью заданных таблиц состояний описаны в учебниках по логическому проектированию, предназначенных для более углубленного изучения предмета, в том числе — в указанной кинге Мак-Класки Рассмотрение этих методов и других «теоретических» аспектов проектирования последовательностных автоматов с математической точки зрения задержится в книге Кохави Творил переключений и конечные автоматы (Л»1 Ко!за»К Бьч11сЫп8 апг1 г 1п11е Аиготага Тпво«у, зесоп6 едй)оп, Мсбгазч-И!!1, ! 978).
теж глава т.принципы проектирования последовательностиых схем Как мы увидели в этой главе, в неправильно составленной диаграмме состояний могут быть неоднозначности в отношении переходов к следующему состоянию. Структуры "Те-ТнЕЫ-ЕеяЕ" в языках описания схем типа АВВЕ и ЧНОЕ позволяют исключить неоднозначности, но первоначально такие конструкции предназначались не для этого. За последние 25 лет получила распространение символика алгоритмических автоматов (а/Еог/гйт/с жа/е таей/пе, АЯМ), являющихся блок-схемным эквивалентом вложенных операторов 1е-тнен-ееее Пионером в области блок-схем АЯМ(АЯМ сйа/т) был Томас Осборн (ТЬошаз Е, ОзЬогпе) из Нет!еп-Рас1сагб ЬаЬогатог(ез, а затем эти идеи были развиты колле гой Осборна Клейром в книге Г/роектирование логических систем с помои/ью конечных автоматов (СЬНзторйег К.
С1аге. Г)ев/Еп/п8 / о8/с (/в/п8 3!а/е Масп/пвл, Мсбгая-Н111, 1973). Впоследствии методы проектирования и синтеза, основанные на использовании блок-схем АЕМ, прочно утвердились во многих учебниках по цифровому проектированию, включая Искусство цифрового проектирования Проссера и Уинкеля (ЕР. Ргоззег, П.Е. 'й/!в!се!.
Аг/ оГ/1/8//а/ Гзел/8п, Ргепйсе-На11, 1987) и Цифровое проектирование Мана (М, Моггй Мапо. /)/8//а/ /)ел/Еп. Ргепт!се-На!1, 1984), а также первые два издания книги, которую вы читаете. Другой способ описания конечных автоматов, являющийся расширением «традиционного» представления диаграмм с мнемонической записью состояний [шпетпоп!с бес цшеп!ег! зыте (М() Б) д!абгашз1, был развит Флетчером в книге Инженерный подход к проектированию цифровых устройств (ЪЧ!1!аш 1. Р)етсЬег. Ап Епй/пеег1п8 Арргоас/г /о Р/8//а/ Бел/8п.
Ргепйсе-НаИ, 1980). Сегодня в значительной мере на смену блок-схемам АЕМ и МОЕ-диаграммам иришки языки описания схем и их компиляторы. Во многих системах автоматизированного проектирования имеются графические средства ввода диаграмм состояний. К сожалению, эти средства обычно поддерживают только традиционное представление диаграмм состояний, при котором проектировщику легко ошибиться и допустить неоднозначное описание переходов. Поэтому моя личная рекомендация вам — воздержаться от непользования редакторов диаграмм состояний в пользу описания конечных автоматов на одном из языков описания схем Мы упомянули о важности синхронизирующих последовательностей в связи с проверочными векторами для конечных автоматов.
На самом деле существует хорошо развитая теория и почти забытая практика применения синхронизирующих последовательностей и «поиска исходного состояния» ("Ьогп1пя ехрепшепш"); они описаны Кенни в книге Модели логических автоматов с конечным числам состояний (Ргедепс)с С. Непп1е. Яп//е-5/аге МоЫе/л Гог ьо8/са/ Мас/ипел. %!1еу, 19б8). Если на вашей книжной полке нет этой классики и если вы не знаете, как воспользоваться тем, что там написано, то, пожшзуйста, не забывайте предусмотреть вход сброса в каждом создаваемом вами конечном автомате1 7.2. Защелки и триггеры ?53 упражнения Приведите три примера метастабильности из повседневной жизни, помимо упомянутых в этой главе.
7 2. Для ВВ-защелки типа той, какая изображена парис. 7.5, нарисуйте временнэю диаграмму выходного сигнала при входных воздействиях, указанных на рис. Х7.2. Предположите, что длительность нарастающего и спадающего фронтов на входах и выходах равна нулю, что задержка сигнала при прохождении через вентиль ИЛИ-НЕ равна! 0 нс и что каждое деление по оси времени на рис.
Х7.2 также равняется 1О нс. Рис. Х7.2. 7.3. Повторите упражнение 7.2 для входных сигналов, изображенных на рис. Х7.3. Возможно, результат покажется вам невероятным, но такая ситуация может на самом деле возникнуть в реальном устройстве, если длительность переходов в сигналах сравнима с задержками их распространения. Рис. Х7.3. 7.4. Нарис. 7 34 показано, как из 0-триггера и комбинационной логической схемы образовать Т-триггер с входом разрешения. Покажите, как на основе Т- триггера с входом разрешения и комбинационной логической схемы пост- роить 0-триггер. 7 5. Покажите, как построить,1К-триггер, испальзуяТ-триггер с входом разре- шения и комбинационную логическую схему.
Покажите, квк построил Яй-зацепку на одном переключаощемся по положительному фронту 0-трштере типа 74х74 бвз исииьзсвания других компонентов, 7 7. Покажите, как построить триггер, эквивалентный переключающемуся по положительному фронту ОК-триггеру типа 74х109, на основе переключаюшегося по положительному фронту 0-триггера типа 74х74, используя один или большее число вентилей из набора 74х00. Покажите, квк построить триггер, эквивалентный переключаюшемуся по положительному фронту 0-триггеру типа 74х74, на переключаюшемся по положительному фронту ОК-триггере типа 74х109 бвз использовании дру- гих компонентов.
754 Глава 7. Принципы проектирования последоввтельностных схем 7.9. Проанализируйте тактируемый синхронный конечный автомат, изображенный на рис. Х7.9. Запишите уравнения возбуждения, таблицу возбуждение! переход и таблицу состояние!выход(используя имена состояний А-11 для комбинаций 01 О2 = 00 — 11). Р и с Х7.й. ськ 7 10 Повторите упражнение 7.9, поменяв в принципиальной схеме местами вентили И и ИЛИ. Объясните, является ли новая таблица состояние/выход «двойственной» по отношению к такой же первоначальной таблице. 7.11. Нарисуйте диаграмму состояний для конечного автомата, описываемого таблицей 7.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
