De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Digitale elektronica --1-- Inhoud Analyse van sequentiële netwerken –het gedrag van teruggekoppelde poortnetwerken –races en hazards –synchroon versus.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Digitale elektronica --1-- Inhoud Analyse van sequentiële netwerken –het gedrag van teruggekoppelde poortnetwerken –races en hazards –synchroon versus."— Transcript van de presentatie:

1 Digitale elektronica Inhoud Analyse van sequentiële netwerken –het gedrag van teruggekoppelde poortnetwerken –races en hazards –synchroon versus asynchroon gedrag, geheugencellen Sequentiële bouwblokken Synthese van sequentiële netwerken –incrementele gedragsbeschrijvingen –toestandsminimalisatie –Toestandsassignatie Aspecten van compositie en decompositie –Verfijning en decompositie –Spatiale versus temporale decomposities –Composities van synchrone automaten

2 Digitale elektronica Netwerken met terugkoppeling In poortschakelingen kan men heel gemakkelijk terugkoppeling invoeren; in taknetwerken vraagt dit bijkomende ingrepen.

3 Digitale elektronica Netwerken met terugkoppeling Leiden tot vergelijkingen met 0, 1 of meer oplossingen

4 Digitale elektronica Netwerken met terugkoppeling Wanneer 0 oplossingen: zinloos netwerk (althans voor realisatie van functies: beschrijving valt buiten Boole-algebra). Toch zinvol gedrag? Wanneer 2 of meer oplossingen: netwerk realiseert geen functie meer van inputs Waarde aan output afhankelijk van huidige en vorige inputs Circuit heeft geheugen Geheugen eindig: ten hoogste 2 n toestanden, met n aantal knopen

5 Digitale elektronica Netwerken met terugkoppeling Gedrag van sequentieel circuit niet enkel beschreven door huidige inputs, maar ook door voorgaande In het algemeen sequenties van inputs nodig, met bijhorende outputsequenties voor beschrijven van gedrag: omslachtig. Er bestaat echter een compacte wiskundige notatie: Reguliere Uitdrukkingen (zie Discrete Systemen) Gedragsbeschrijving kan ook incrementeel, na identificatie van toestand: –huidige output enkel afhankelijk van huidige input en toestand –volgende toestand enkel afhankelijk van huidige input en toestand

6 Digitale elektronica Netwerken met terugkoppeling

7 Digitale elektronica Analyse van poortnetwerken met terugkoppeling Doelstelling: gegeven een teruggekoppeld poortnetwerk, zoek een representatie van de functies f u en f s, en ga na of gedrag van circuit correct weergegeven wordt. Vereist het identificeren van de interne toestanden Beperkingen: wij zoeken gedrag bij enkelvoudige veranderingen aan input (Single Input Change SIC) wij wachten tot netwerk tot rust komt vóór nieuwe inputs (Fundamentele Mode)

8 Digitale elektronica Knippen in netwerken Levert oplosbaar stelsel van Boolese vergelijkingen Afmeting beschrijving exponentieel in aantal knipplaatsen Resultaat: toestandstransitietabel

9 Digitale elektronica Knippen in netwerken Transitiediagrammen geven meer overzicht X1+ X1- X2+ X1+ X1- X2-   

10 Digitale elektronica Knippen in netwerken

11 Digitale elektronica Knippen in netwerken

12 Digitale elektronica Het werkelijk gedrag Sommige circuits gedragen zich niet zoals voorspeld door TTT Mogelijke oorzaken: kritische races statische en dynamische hazards essentiële hazards Behandeling vraagt nauwkeurig onderzoek van circuit zelf

13 Digitale elektronica Kritische races Probleem: transities in interne toestand groter dan Hamming-1. Meer dan 1 toestandselement verandert van waarde Precieze volgorde waarin toestandsgrootheden veranderen ligt niet vast: veel paden van begin naar eind Sommige paden kunnen stabiele toestanden bevatten

14 Digitale elektronica Kritische races Voorbeeld als of stabiel zouden zijn, is correcte werking niet gegarandeerd Oplossing: beperk overgangen tot Hamming-1    C- C+  C+ 

15 Digitale elektronica Statische en dynamische hazards In TTT wordt eindwaarde opgenomen die netwerk- outputs zullen aannemen bij opgegeven inputs Reële circuits kunnen overgangsverschijnselen vertonen, zelfs bij Hamming-1-transities (SIC): –korte piek of kloof op constant niveau (statische hazard) –gewenste overgang voorafgegaan door kort impuls (dynamische hazard) Deze worden bepaald door de precieze topologie van het circuit, en vindt men niet terug in TTT Bijkomende analyse nodig om overgangsverschijnselen in combinatorische circuits op te sporen

16 Digitale elektronica Statische hazards x1x1 x3x x2x2 statische hazard

17 Digitale elektronica Dynamische hazards x1x1 x2x2 x3x3 x4x

18 Digitale elektronica Statische hazards eliminatie door invoeren van redundantie x1x1 x3x x2x2

19 Digitale elektronica Essentiële hazards In sommige circuits race tussen inputs en toestandssignalen Kan niet vermeden worden tenzij men de bovengrens op een poortvertraging kent. Dan kan men extra vertraging (met gekende ondergrens) opnemen in terugkoppellussen c.Y1Y2: 0.00  1.00   1.00  1.01  1.11

20 Digitale elektronica Essentiële hazards Kan gevonden worden door ternaire analyse

21 Digitale elektronica Beperkende voorwaarden voor analyse Circuits zullen zich gedragen volgens wat de TTT voorspelt onder restrictieve voorwaarden: Hamming-1-transities op inputs Wachten tot eindtoestand bereikt vóór nieuwe inputwijzigingen (fundamentele mode) Geen essentiële hazards: netwerken zien eerst inputverandering, pas nadien toestandsverandering Toestandsverandering Hamming-1 Alle netwerken hazardvrij voor Hamming-1- transities

22 Digitale elektronica Netwerken met geheugencellen Ontwerp van teruggekoppelde poortcircuits bijzonder delicaat wegens voorgaande problemen Kan sterk vereenvoudigd worden door invoering van geheugencellen in de terugkoppellussen Geheugencel = klein deelnetwerk dat zelf bestaat uit teruggekoppelde poortschakeling, met goed gekend gedrag Twee soorten geheugencellen: inputsynchrone (of asynchrone) kloksynchrone

23 Digitale elektronica Asynchrone geheugencellen Transities op de inputs van de cel bepalen zowel ogenblik als aard van de transitie Analyse en ontwerp van schakelingen met dergelijke cellen niet drastisch eenvoudiger dan teruggekoppelde poortschakelingen Een stijgflank op X1 of X2 kan de cel doen omkippen: een stijgflank op X1 zorgt voor Y1=1, een stijgflank op x2 zorgt voor Y1=0 Een asynchrone Set/Reset Flipflop

24 Digitale elektronica Synchrone geheugencellen Cel bevat gescheiden klokingangen en data-ingangen Klokingang bepaalt ogenblik waarop transitie kan gebeuren Data-ingang bepaalt nieuwe toestand Enkel een stijgflank op C kan de cel doen omkippen: een stijgflank op C met D=1 zorgt voor Q1=1, een stijgflank op C met D=0 zorgt voor Q1=0 Transities op D buiten klein interval rond kloktransitie hebben geen invloed Een flankgestuurde D-Flipflop

25 Digitale elektronica Synchrone geheugencellen Als de cel ongevoelig is aan de data-ingangen bij inactieve klok, dan wordt analyse en ontwerp van schakelingen met dergelijke cellen veel eenvoudiger De voorwaarden reduceren tot: –De klok mag niet te snel aangestuurd worden (fundamentele mode !) -- dit vereist echter kennis van een bovengrens op poortvertraging –Inputs van het circuit moeten stabiel gehouden worden in beperkt interval rond kloktransitie Aangezien hazards zich afspelen tijdens input-veranderingen, of juist na toestandsveranderingen, is de geheugencel hiervoor ongevoelig geworden. Ook Hamming>1-transities zijn ongevaarlijk geworden


Download ppt "Digitale elektronica --1-- Inhoud Analyse van sequentiële netwerken –het gedrag van teruggekoppelde poortnetwerken –races en hazards –synchroon versus."

Verwante presentaties


Ads door Google