• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Układ sekwencyjny

    Przeczytaj także...
    Rejestr – układ służący do przechowywania i odtwarzania informacji w postaci bitów. Na każdej pozycji rejestru przechowywany jest jeden bit informacji.Graf to – w uproszczeniu – zbiór wierzchołków, które mogą być połączone krawędziami, w taki sposób, że każda krawędź kończy się i zaczyna w którymś z wierzchołków (ilustracja po prawej stronie). Grafy to podstawowy obiekt rozważań teorii grafów. Za pierwszego teoretyka i badacza grafów uważa się Leonarda Eulera, który rozstrzygnął zagadnienie mostów królewieckich.
    Układ zamknięty (ang. closed-loop system) – układ sterowania, w którym przebieg sygnału następuje w dwóch kierunkach. Od wejścia do wyjścia przebiega sygnał realizujący wzajemne oddziaływanie elementów, natomiast od wyjścia do wejścia przebiega sygnał sprzężenia zwrotnego.

    Układ sekwencyjny – rodzaj układów cyfrowych charakteryzujący się tym, że stan wyjść zależy od stanu wejść układu oraz od poprzedniego stanu, zwanego stanem wewnętrznym, pamiętanego w zespole rejestrów (pamięci).

    Schemat funkcjonalny układów sekwencyjnych (ubt).svg

    Jeżeli stan wewnętrzny układu nie ulega zmianie pod wpływem podania na wejście różnych sygnałów, to taki stan nazywa się stabilnym.

    Rozróżnia się dwa rodzaje układów sekwencyjnych:

    Układ wejścia-wyjścia (ang. input-output circuit, I/O circuit) — są to takie urządzenia, które pośredniczą w wymianie informacji pomiędzy systemem mikroprocesorowym, a urządzeniami zewnętrznymi (urządzenia peryferyjne).Przerzutnik (z ang. flip-flop) jest to podstawowy element pamiętający każdego układu cyfrowego, przeznaczonego do przechowywania i ewentualnego przetwarzania informacji. Przerzutnik współtworzy najniższe piętro struktury układu i zdolny jest do zapamiętania jednego bitu informacji. Grupa czterech lub ośmiu połączonych ze sobą przerzutników tworzy następne, wyższe piętro - tzw. rejestr, zdolny już do pamiętania jednego bajta informacji.
    1. asynchroniczne,
    2. synchroniczne.

    Opis układu sekwencyjnego[]

    Układ sekwencyjny może być opisany za pomocą dwóch funkcji:

    1. – wyjście zależy od stanu wewnętrznego i wejść,
    2. – wyjście zależy wyłącznie od stanu wewnętrznego,

    gdzie:

    Licznik elektroniczny - układ cyfrowy, którego zadaniem jest zliczanie wystąpień sygnału zegarowego. Licznik złożony najczęściej z kilku przerzutników (patrz rysunek). Działanie licznika cyfrowego opiera się najczęściej na układzie dzielnika częstotliwości. Przerzutnik JK połączony jak na rysunku podaje na wyjście Q sygnał o częstotliwości będącej połową częstotliwości zegara. Następny przerzutnik również dzieli częstotliwość o połowę, itd. Bramki AND w układzie powodują, że przełączenie przerzutnika starszego bitu następuje tylko wtedy gdy wszystkie młodsze bity będą ustawione na ‘1’. Pokazany 4-bitowy licznik można z łatwością rozszerzyć o kolejne bity. Najczęściej rzeczywiste układy cyfrowe również posiadają wyjście (przepełnienia licznika) pozwalające na połączenie kilku liczników o małej ilości bitów w kaskadowy licznik wielobitowy. Oprócz tego rzeczywisty licznik posiada najczęściej wejście ‘reset’ kasujące obecny stan licznika (ustawiające wszystkie bity licznika na 0). Niektóre liczniki posiadają odpowiednie wejście na podstawie stanu którego licznik liczy albo w górę, albo w dół.Automat Mealy’ego – automat, którego wyjście jest funkcją stanu wewnętrznego i sygnałów wejściowych (por. automat Moore’a).
  • to stan wewnętrzny,
  • i to wejścia i wyjścia.

    Pierwsza funkcja dotyczy tzw. automatu Mealy’ego, druga – automatu Moore’a; oba automaty są sobie równoważne.

    Hazard – niekorzystne zjawisko w układach cyfrowych, którego podłożem jest niezerowy czas propagacji (przenoszenia) sygnałów. Hazardem nazywamy błędne stany na wyjściach układów cyfrowych, powstające w stanach przejściowych (przełączania) w wyniku nieidealnych właściwości używanych elementów. Przyczyną są różnice w czasie dotarcia i wartości sygnału do określonego miejsca układu w zależności od drogi. Skutki zależą od układu. Przykładowo teoretycznie jednoczesna zmiana wejść dla bramki AND z (0,1) na (1,0) może w rzeczywistości skutkować pojawieniem się krótkich impulsów. W rzeczywistości bowiem zmiana dwóch wejść nigdy nie jest jednoczesna i albo dokona się w sekwencji (0,1) – (0,0) – (1,0): brak impulsu, albo (0,1) – (1,1): impuls – (1,0). Hazard może doprowadzić do chwilowego przekłamania pracy automatu lub do trwałego przekłamania.Automat Moore’a − automat, którego wyjście jest funkcją wyłącznie stanu wewnętrznego (por. automat Mealy’ego).

    Zachowanie układu sekwencyjnego może być opisane następująco:

  • słownie;
  • jako przebieg czasowy – pokazujący zależności czasowe pomiędzy X, A a Y;
  • w postaci grafu przejść – ich wygląd zależy od rozpatrywanego automatu;
  • jako tablice przejść i wyjść.
  • Układy asynchroniczne[]

    W układach asynchronicznych zmiana sygnałów wejściowych natychmiast powoduje zmianę wyjść. W związku z tym układy te są szybkie, ale jednocześnie podatne na zjawisko hazardu i wyścigu. Zjawisko wyścigu występuje, gdy co najmniej dwa sygnały wejściowe zmieniają swój stan w jednej chwili (np. 11b -> 00b). Jednak, ze względu na niezerowe czasy przełączania bramek i przerzutników, zmiana jednego z sygnałów może nastąpić nieco wcześniej niż innych. Wyjścia układu przez moment mogą mieć stan tak jakby na wejściach było 10b lub 01b, powodując trudne do wykrycia błędy. Dlatego też w analizie układów asynchronicznych uznaje się, że jednoczesna zmiana kilku sygnałów jest niemożliwa.

    Układ kombinacyjny jest jednym z rodzajów układów cyfrowych. Charakteryzuje się tym, że stan wyjść zależy wyłącznie od stanu wejść; stan wyjść opisują funkcje boolowskie - w przeciwieństwie do układów sekwencyjnych, których stan wyjść zależy od stanu wejść oraz od poprzedniego stanu wyjść. W układach kombinacyjnych nie występuje sprzężenie zwrotne.

    Układy synchroniczne[]

    W układach synchronicznych zmiana stanu wewnętrznego następuje wyłącznie w określonych chwilach, które wyznacza sygnał zegarowy (ang. clock). Każdy układ synchroniczny ma wejście zegarowe oznaczane zwyczajowo symbolami C, CLK lub CLOCK. Charakterystyczne dla układów synchronicznych jest to, iż nawet gdy stan wejść się nie zmienia, to stan wewnętrzny – w kolejnych taktach zegara – może ulec zmianie.

    Ponieważ w przypadku układu synchronicznego zrealizowanego jako automat Moore’a, wyjście układu jest funkcją stanu wewnętrznego, może ono zmieniać się tylko w chwili nadejścia taktu, co daje gwarancję, że odpowiedni stan wyjść utrzyma się przez cały takt. W przypadku automatu Mealy’ego zmiana wyjścia układu może nastąpić także w momencie zmiany wejścia.

    Jeśli układ reaguje na określony stan (logiczny) zegara, to mówi się że układ jest statyczny (wyzwalany poziomem), jeśli zaś układ reaguje na zmianę sygnału zegarowego jest dynamiczny (wyzwalany zboczem). Układ dynamiczny może być wyzwalany zboczem (ang. edge) opadającym lub narastającym albo impulsem.

    Jeśli układ synchroniczny nie ma wejść, a jedynie charakteryzuje go stan wewnętrzny, to taki układ nazywany jest autonomicznym – przykładem takich układów są liczniki stosowane w popularnych zegarkach elektronicznych.

    Zobacz też[]

  • układ kombinacyjny
  • przerzutnik
  • rejestry
  • liczniki
  • układ wejścia-wyjścia
  • układ zamknięty (automatyka)



  • w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.021 sek.