Mäluga süsteemide disain

  • View
    56

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Mäluga süsteemide disain. L8. Mäluga süsteemid, abstraktne automaat L9. Automaatide realiseerimine. L10. Automaatide realiseerimine , minimeerimine ja tükeldamine. Neli kahend-sisendit ja -väljundit nt. 4 lülitit (S1-S4) ja 4 valgusdioodi (L1-L4) Sisendite muutumine muudab väljundeid - PowerPoint PPT Presentation

Text of Mäluga süsteemide disain

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeMluga ssteemide disain L12. Mluga ssteemid, abstraktne automaat L13. Automaatide realiseerimine. L14. Automaatide realiseerimine, minimeerimine ja tkeldamine

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeAlgoritm & realisatsioonNeli kahend-sisendit ja -vljundit nt. 4 llitit (S1-S4) ja 4 valgusdioodi (L1-L4)Sisendite muutumine muudab vljundeid kui S1=1 & S2=0, siis L11, muidu L10 kui S1=0 & S3, siis V++ (V[1]L2, V[0]L3) kui S1=1 & S2=1 & S4, siis L4 L4Vimalik programm

    int s3p=0, s4p=0, v=0; l4=0;while (1) { if (s1&!s2) l1=1; else l1=0; if (!s1&((s3^s3p)&s3)) v++; if (v>3) v=0; l2=v/2; l3=v%2; if (s1&s2&((s4^s4p)&!s4)) l4~=l4; s3p=s3; s4p=s4; wait_100ms();}

    Protsessor e. titur muutujate salvestamine registrid operatsioonide titmine kombinatoorsed funktsioonid operatsioonide jrjestamine juhtosa

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeProtsessor kui digitaalssteemJava Applet on RT-Level Design http://www.pld.ttu.ee/applets/rtl/The Central Processing Unit http://courses.cs.vt.edu/~csonline/MachineArchitecture/Lessons/CPU/index.html

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeOperatsioonosa & juhtosa Digitaalssteem = operatsioonosa + juhtosa

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeOperatsioonosa Operatsioonosa (operatsioonautomaat) andmete ttlus (arvutamine) operatsioonid (loogikafunktsioonid) andmete salvestamine (mlu) registrid (mluelemendid) taktsignaal operatsioonid: registri vljund > registri sisend register: salvestab tulemusifrondil flip-flop, master-slave / meister-sellaktiivsel nivool latch / lukk-register

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeJuhtosaJ.F. Wakerly Digital Design: Principles and Practices 7.3-7.7 Juhtosa (juhtautomaat) operatsioonide jrjestamine tingimuslik jrjestamine (eelmiste) operatsioonide tulemused vlised tingimused (sisendsignaalid) Algoritm operatsioonide jrjestus mikroprogramm

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeDiskreetne aeg Rangelt jrjestatud sndmuste jada (ajamomentide jada) ksiksndmuse kestus on 0 sndmuste vaheline ajavahemik pole olulinediskreetne aegtaktsignaal

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeDiskreetne aeg Taktsignaal (clock) reaalne diskreetse aja esitusviis ksiksndmus == taktsignaali front tusev vi langev front hefaasiline taktsignaal (single phased clock) tusev ja langev front kahefaasiline taktsignaal (double phased clock)

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeDiskreetne aeg

    Taktsignaal (clock) varasem mitmefaasiline taktsignaal eri faasid trisid eri mluelemente

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeKombinatoorne & mluga skeem Kombinatoorne skeem Skeemi vljund sltub ainult skeemi sisendist Atsklilise topoloogiaga skeem on kombinatoorne Tskliga (tagasisidega) skeemid vivad olla kombinatoorsed Mluga skeem Eksisteerivad mluelemendid Asnkroonsetes skeemis vib mluelement olla mitteilmutatud kujul Tagasiside on vajalik

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeAutomaat Mluga skeemi erijuht

    Sisendid, vljundid ja olekud lplikud hulgad Abstraktne automaat, lplik automaat automaton (pl. automata), sequential machine, finite state machine (FSM)

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeNideppeju kitumine eksamil kui ppejud on heas tujus ja tudeng oskab, siis tudeng saab 5 ning ppeju hea tuju silub kui ppejud on heas tujus ja tudeng ei oska, siis tudeng saab 3 ning ppeju tuju lheb halvaks kui ppejud on halvas tujus ja tudeng ei oska, siis tudeng saab 2 ning ppeju halb tuju silub kui ppejud on halvas tujus ja tudeng oskab, siis tudeng saab 4 ning ppeju tuju lheb heaks

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeNide ppejud

    ppeju kitumine eksamil

    sisendolekvljunduus olektudengppejudhinneppejudoskabhea tuju5hea tujuei oskahea tuju3halb tujuei oskahalb tuju2halb tujuoskabhalb tuju4hea tuju

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeNide ppejud Realisatsioon riistvaras Efektiivsus sltub kodeeringust! Sisend- ja vljundkodeering ldjuhul teada Olekute kodeerimine oluline pindala loogikallide arv viide funktsioonide keerukus vimsustarve llituste arv ajahikus

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeNide ppejud Realisatsioon #1 sisend: ei oska - 0, oskab - 1 vljund: 2 - 0001, 3 - 0010, 4 - 0100, 5 - 1000 olek: hea - 0, halb - 1

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeNide ppejud Realisatsioon #2 sisend: ei oska - 0, oskab - 1 vljund: 2 - 00, 3 - 01, 4 - 10, 5 - 11 olek: hea -1, halb - 0

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeAbstraktne automaatAutomaat on viisik (quintuple) M = (S,I,O,d,l) S: (sise)olekute hulk (states) I: sisendite hulk (inputs) O: vljundite hulk (outputs) d: siirdefunktsioon (transition) d: S I S l: vljundfunktsioon l: S I OHulgad on lplikud ja (ldjuhul) mittethjad hulkade ja funktsioonide erijuhud automaatide erijuhudLhteolek s0 M = (S,I,O,d,l,s0)

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeAutomaatide erijuhud Mealy automaat M = ( S, I, O, d, l ) S, I, O, d:SIS, l:SIO Moore automaat M = ( S, I, O, d, l ) S, I, O, d:SIS, l:SO vljundfunktsioon ei sltu sisenditest Primitiivne automaat M = ( S, I, d ) S, I, O= (OS), d:SIS, l olek on vljundiks Generaator M = ( S, O, d, l ) S, I=, O, d:SS, l:SO sisendid puuduvad

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeAutomaatide erijuhud Loogikafunktsioon M = ( I, O, l ) S=, I, O, d=, l:IO siseolek puudub Mikroprogramm automaat M = (S,I,O,d,l) S, I={0,1}L, O={0,1}M, d:SIS, l:SIO kahendkodeeritud sisendid ja vljundid Praktiline realisatsioon Puhverdatud sisendid Puhverdatud vljundid ainult Moore automaat!

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeEsitusviisidTabel veerud: sisend (it), jooksev olek (st), vljund (ot), uus olek (st+1) read: siire jooksvast olekust uude olekusse: it st ot st+1

    itstotst+1jahhea5heaeihea3halbeihalb2halbjahhalb4hea

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeEsitusviisid Olekudiagramm, olekugraaf (state graph) ka oleku-siirde-diagramm slmed: olekud kaared: siirded

    Siirdediagramm (transition graph) slmed: siirded kaared: olekud

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeAutomaatide omadusi Osaliselt mratud automaadid leidub olekuid, kus siire pole mingi sisendi puhul mratud lihtsustatud kirjapilt vaikimisi jb nt. samasse olekusse mramatus tuleneb vliskeskkonna iserasustes mitte-eksisteerivad sisendkombinatsioonid kahendkodeeritud olekud osa kombinatsioone on kasutamata automaadi minimeerimisel vabamad ked osaliselt mratud loogikafunktsioonid

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeAutomaatide omadusi Mittedeterministlikud automaadid leidub olekute ja sisendite kombinatsioone, mille puhul on mratud rohkem kui ks jrgmine olek kompaktne meetod kirjeldamiseks, kui leidub rohkem kui ks legaalne reaktsioon mingile sisendkombinatsioonile (jadale) matemaatilised mudelid Isomorfism (identsus) kshene vastavus kahe automaadi komponentide (S,I,O,d,l) vahel Homomorfism (sarnasus) hene vastavus kahe automaadi komponentide (S,I,O,d,l) vahel ~ alam-automaat

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeAutomaadi struktuur

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeMluelemendid Salvestavad olekukoodi Register kahendvektori salvestamiseks sama tpi mluelemendid Mluelementide tbid funktsionaalsus SR-, JK-, D- ja T-trigerid takteerimine asnkroone takt puudub latch (lukk-register) lbipaistev kui takt on aktiivne flip-flop - vljundis muutus ainult taktsignaali frondi korralmaster-slave (meister-sell) kaks jrjestikust latchifrondile reageerivad trigerid spetsiaalne sise-ehitus

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeSR-triger (set/reset)

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12

  • *I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12 Peeter EllerveeJK-trigerMramatus vimaldab minimeerida loogikafunktsioone efektiivsemaltKaks sisendit > kaks loogikafunktsiooni

    I207 - Digitaalloogika ja -ssteemid - L12