intTypePromotion=1

Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 hệ tuần tự dành cho sv viễn thông

Chia sẻ: Van Nguyen Van | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:42

0
182
lượt xem
64
download

Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 hệ tuần tự dành cho sv viễn thông

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài Giảng Kỹ Thuật Số 4.6. MÁY TRẠNG THÁI Chương 4 Heä tuaàn töï coøn coù teân goïi khaùc laø maùy traïng thaùi (State Machine), teân naøy thöôøng söû duïng khi duøng moät heä tuaàn töï ñeå ñieàu khieån 1 heä thoáng soá thöïc hieän moät thuû tuïc hoaëc moät thuaät toaùn töøng böôùc moät. Coù theå ñònh nghóa caùc maùy tr

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 hệ tuần tự dành cho sv viễn thông

  1. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 4.6. MÁY TRẠNG THÁI Heä tuaàn töï coøn coù teân goïi khaùc laø maùy traïng thaùi (State Machine), teân naøy thöôøng söû duïng khi duøng moät heä tuaàn töï ñeå ñieàu khieån 1 heä thoáng soá thöïc hieän moät thuû tuïc hoaëc moät thuaät toaùn töøng böôùc moät. Coù theå ñònh nghóa caùc maùy traïng thaùi baèng caùc giaûn ñoà traïng thaùi, hoaëc moät kieåu löu ñoà ñaëc bieät ñöôïc goïi laø löu ñoà maùy traïng thaùi hay löu ñoà SM (State Machine) duøng ñeå moâ taû ñaëc tính laøm vieäc cuûa moät maùy traïng thaùi Trong thieát keá soá, thöôøng söû duïng töø maùy traïng thaùi ñeå chæ caùc maïch ñoàng boä nhö mạch đếm… ở ñoù caùc giaù trò ra thay ñoåi töø moät traïng thaùi nhò phaân naøy sang moät traïng thaùi nhò phaân khaùc khi maïch ñöôïc cung caáp xung clock. SM coù hai loaïi: Moore vaø Mealy. 4.6.1. Máy trạng thái kiểu MOORE Sô ñoà khoái maùy traïng thaùi kieåu Moore vaø moät maïch counter nhò phaân 2bit laø moät ví duï cho maùy traïng thaùi kieåu Moore Giaûi maõ Löu tröõ t.thaùi Caùc t/hieäu t.thaùi keá hieän taïi ngoaøi Giaûi maõ Caùc FF ngoõ ra Clock X1 + Q1 Q1 Z1 Maïng toå Heä toå D1 X2 CK hôïp hôïp Xm Q+ Q2 Z2 (cho Q1 2 D2 CK Q2 caùc ngoõ Q+ Zn Qk ra) k Dk Qk CK Clock Trang 104 GV: Nguyễn Trọng Hải
  2. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 4.6.2. Máy trạng thái kiểu MEALY Sô ñoà khoái maùy traïng thaùi Mealy Logic ra Caùc giaù trò Traïng thaùi G Kích Giaù trò Logic Boä nhôù ra (Output) hieän haønh thích vaøo traïng thaùi traïng thaùi keá Ngoõ CK Clock Z1 X1 HEÄ Z2 X2 TOÅ Zn HÔÏP Q+ Q1 D1 Xm 1 CK Q+ Q2 2 Q1 D2 CK Q2 Qk + Qk Dk Qk CK Clock 4.7. LƯU ĐỒ MÁY TRẠNG THÁI Caùc löu ñoà SM coøn ñöôïc goïi laø löu ñoà ASM (Algorithmic State Machine). Löu ñoà SM cho nhieàu thuaän lôïi trong vieäc deã hieåu hôn hoaït ñoäng cuûa moät heä thoáng soá baèng caùch quan saùt thay vì laø giaûn ñoà traïng thaùi töông ñöông. Coù theå chuyeån moät löu ñoà SM cho tröôùc thaønh nhieàu daïng töông ñöông, vaø moãi daïng daãn tröïc tieáp ñeán moät caøi ñaët phaàn cöùng. Ba thaønh phaàn chính cuûa moät löu ñoà SM Mã trạng tên trạng thái nhánh nhánh thái đúng sai danh 1 0 sách xuất điều kiện theo điều kiện (c) Hoäp xuaát theo ñk (b) Hoäp quyeát ñònh (a) Hoäp traïng thaùi Trang 105 GV: Nguyễn Trọng Hải
  3. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 Traïng thaùi cuûa moät heä thoáng ñöôïc bieåu dieån baèng hoäp traïng thaùi (state box), • hoäp traïng thaùi coù theå chöùa moät danh saùch giaù trò ra. Maõ traïng thaùi coù theå ñaët beân caïnh hoäp ôû phaàn treân. Teân traïng thaùi ñöôïc ñaët trong hình troøn beân traùi hoäp traïng thaùi. Hoäp quyeát ñònh (decision box) ñöôïc bieåu dieãn baèng moät kyù hieäu hình thoi • vôùi caùc nhaùnh ñuùng vaø sai. Ñieàu kieän ñaët trong hoäp laø moät bieåu thöùc Boolean ñöôïc xaùc ñònh ñeå laáy nhaùnh naøo. Hoäp xuaát theo ñieàu kieän (conditional output box) chöùa danh saùch vaø caùc giaù • trò ra theo ñieàu kieän phuï thuoäc vaøo caû traïng thaùi cuûa heä thoáng vaø caùc giaù trò vaøo Moät löu ñoà SM ñöôïc xaây döïng töø caùc khoái SM (SM block) moãi khoái SM chöùa chính xaùc moät hoäp traïng thaùi cuøng vôùi caùc hoäp quyeát ñònh vaø caùc hoäp xuaát theo ñieàu kieän lieân heä vôùi traïng thaùi ñoù. Moät khoái SM coù chính xaùc moät ñöôøng vaøo vaø moät hoaëc nhieàu ñöôøng ra vaø moâ taû hoaït ñoäng cuûa maùy trong thôøi gian maø maùy ñang trong traïng thaùi. Khi moät heä thoáng soá ñi vaøo traïng thaùi lieân heä vôùi moät khoái SM cho tröôùc, caùc giaù trò ra ôû danh saùch xuaát trong hoäp traïng thaùi seõ trôû thaønh ñuùng. Caùc ñieàu kieän trong caùc hoäp quyeát ñònh seõ ñöôïc ñònh trò ñeå xaùc ñònh xem ñöôøng naøo ñi theo qua khoái SM. Khi treân ñöôøng ñi coù gaëp moät hoäp xuaát theo ñieàu kieän thì caùc giaù trò ra töông öùng seõ trôû thaønh ñuùng. Moät ñöôøng daãn qua khoái SM töø ngoõ vaøo ñeán ngoõ ra ñöôïc goïi laø ñöôøng daãn noái gheùp (link path) Ví dụ, moät khoái SM Z1, Z2 S1 nhaùnh b nhaùnh a 0 1 X1 0 1 X3 Z3, Z4 1 0 Z5 X3 1 3 n 2 n ñöôøng ra khi vaøo traïng thaùi S1, caùc giaù trò ra Z1 vaø Z2 = 1. Neáu giaù trò vaøo X1 vaø X2 ñeàu baèng 0 thì Z3 vaø Z4 baèng 1 vaø ôû cuoái thôøi gian traïng thaùi, maùy ñi vaøo traïng thaùi Trang 106 GV: Nguyễn Trọng Hải
  4. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 keá qua ñöôøng ra 1, ngöôïc laïi neáu X1 =1 vaø X3 = 0, giaù trò ra Z5 = 1 vaø ñi vaøo traïng thaùi keá qua ñöôøng ra 3 Toång quaùt thì moät khoái SM coù theå ñöôïc veõ baèng nhieàu daïng khaùc nhau. Hai khoái SM sau laø töông ñöông. Z1 Z1 S1 S1 0 1 0 1 X2 X1 1 1 Z2 X1 X1 0 0 1 0 Z2 Z2 X3 S2 S2 S3 S3 Ví dụ, Veõ moät khoái SM töông ñöông vôùi khoái SM sau. ` 1 0 A 1 C 1 0 B Z1 0 Phaûi tuaân theo moät soá quy taéc nhaát ñònh khi xaây döïng moät khoái SM: Thöù nhaát, vôùi moïi keát hôïp caùc bieán vaøo hôïp leä phaûi coù chính xaùc moät ñöôøng ra ñöôïc ñònh nghóa. Ñieàu naøy laø caàn thieát vì moãi toå hôïp vaøo ñöôïc cho pheùp phaûi daãn ñeán 1 traïng thaùi keá duy nhaát. Thöù hai, khoâng cho pheùp coù ñöôøng hoài tieáp noäi trong moät khoái SM. Trang 107 GV: Nguyễn Trọng Hải
  5. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 Ví dụ, 1 caùch veõ sai vaø 1 caùch veõ ñuùng ñoái vôùi 1 khoái SM coù ñöôøng hoài tieáp (b) Ñuùng (a) Sai Moät khoái SM coù theå coù nhieàu ñöôøng song song maø daãn ñeán cuøng moät ñöôøng ra, vaø hôn moät ñöôøng trong caùc ñöôøng naøy coù theå tích cöïc ñoàng thôøi. Ngoaøi ra cuõng coù theå bieåu dieãn baèng moät khoái SM noái tieáp töông ñöông. Trong khoái noái tieáp naøy coù theå coù moät ñöôøng daãn noái gheùp tích cöïc duy nhaát giöõa ngoû vaøo vaø ra. Vôùi baát cöù toå hôïp naøo cuûa caùc giaù trò vaøo, caùc giaù trò ra seõ gioáng nhö trong daïng song song töông ñöông. Ví dụ, Z1 Z1 X1 1 1 1 X2 X1 X3 Z2 0 0 0 Z3 Z4 Z2 X2 (a) daïng song song Z3 X3 Z3 (b) daïng noái tieáp Trang 108 GV: Nguyễn Trọng Hải
  6. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 Coù theå chuyeån moät giaûn ñoà traïng thaùi cuûa maùy tuaàn töï sang löu ñoà SM töông ñöông moät caùch deã daøng. Ví dụ, Giaûn ñoà traïng thaùi 1/0 1/0 S2 S0 S1 1/Z2 0/0 Zc Za 0/0 Zb 0/Z1 Vaø löu ñoà SM töông ñöông 00 S0 Za link 1 X 1 01 0 Zb S1 link 2 X 1 0 11 link 3 Zc S1 1 0 X Z1 Z2 Giaûn ñoà ñònh thì cho löu ñoà SM clock S0 S1 S2 S0 S0 S2 traïng thaùi X Za Zb Zc Z1 Z2 Trang 109 GV: Nguyễn Trọng Hải
  7. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 ÔÛ giaûn ñoà traïng thaùi, coù caû 2 giaù trò ra Moore vaø Mealy, löu ñoà SM töông ñöông coù 3 khoái, moät khoái öùng vôùi moät traïng thaùi. Caùc giaù trò ra Moore (Za, Zb, Zc) ñöôïc ñaët trong caùc hoäp traïng thaùi, töø ñoù chuùng khoâng phuï thuoäc vaøo giaù trò vaøo. Caùc giaù trò ra Mealy (Z1, Z2) xuaát hieän trong caùc hoäp xuaát theo ñieàu kieän, chuùng phuï thuoäc vaøo caû traïng thaùi vaø giaù trò vaøo. Trong ví duï naøy, moãi khoái SM chæ coù moät hoäp quyeát ñònh, do ñoù chæ phaûi kieåm tra 1 bieán vaøo. Ñoái vôùi caû hai giaûn ñoà traïng thaùi vaø löu ñoà SM, Zc luoân baèng 1 trong traïng thaùi S2. Neáu X=0 trong traïng thaùi S2, Z=1 vaø traïng thaùi keá laø S0. Neáu X=1, Z2 =1 vaø traïng thaùi keá laø S2 ÔÛ giaûn ñoà ñònh thì cho löu ñoà SM, vôùi chuoãi vaøo X=1,1,1,0,0,0. Taát caû caùc thay ñoåi traïng thaùi xaûy ra ngay sau caïnh leân cuûa xung nhòp. Vì caùc giaù trò Moore phuï thuoäc vaøo traïng thaùi vaø chæ coù theå thay ñoåi töùc thôøi sau 1 thay ñoåi traïng thaùi hoaëc moät thay ñoåi giaù trò vaøo. Noùi chung, taát caû caùc giaù trò ra seõ coù giaù trò ñuùng cuûa chuùng ôû caïnh tích cöïc cuûa xung nhòp Ví dụ, Laäp löu ñoà SM cho boä chia nhò phaân song song cho caùc soá nhò phaân döông, soá bò chia (dividend) 6 bit cho soá chia (divisor) 3 bit ñeå coù ñöôïc thöông 3 bit. Minh hoïa quaù trình chia 100010 110 110 101 101 000 1010 110 100 Pheùp chia coù theå thöïc hieän baèng pheùp toaùn tröø vaø dòch. ñeå xaây döïng boä chia seõ söû duïng thanh ghi soá bò chia 7 bit vaø thanh ghi soá chia 3 bit nhö sau Thanh ghi số bị chia start Sh x7 x6 x5 x4 x3 x2 x1 V Chỉ báo tràn trên Su Điều khiển Bộ trừ và so C (so sánh) sánh y2 y1 y3 clock Số chia Trong quaù trình chia thay vì dòch soá chia sang phaûi tröôùc moãi laàn tröø, ôû ñaây seõ dòch soá bò chia sang traùi. Chuù yù laø caàn theâm 1 bit ôû ñaàu beân traùi thanh ghi soá bò Trang 110 GV: Nguyễn Trọng Hải
  8. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 chia ñeå cho khoâng maát 1 bit khi dòch traùi soá bò chia. Thay vì duøng 1 thanh ghi ñeå chöùa thöông soá, coù theå ñöa thöông soá töøng bit moät vaøo ñaàu beân phaûi cuûa thanh ghi soá bò chia khi dòch traùi soá bò chia Neáu ban ñaàu x7x6x5x4 ≥ y3y2y1 (nghóa laø neáu 4 bit traùi cuûa thanh ghi soá bò chia vöôït quaù hoaëc baèng soá chia) thöông soá seõ lôùn hôn 8 vaø traøn treân xaûy ra. Chuù yù laø neáu x 7 x 6 x 5 x 4 x 3 x 2 x 1 x 7 x 6 x 5 x 4 0000 x 7 x 6 x 5 x 4 8 ≥ = ≥8 y 3 y 2 y1 y 3 y 2 y1 y 3 y 2 y1 baùo traøn vì thöông soá chæ coù 3 bit (toái ña baèng 7) Tín hieäu dòch (Sh = shift) seõ dòch soá bò chia sang traùi moät vò trí. Tín hieäu tröø (Su = Subtract) seõ tröø soá chia cho 4 bit taän cuøng beân traùi cuûa thanh ghi soá bò chia vaø ñaët bit thöông soá (bit taän cuøng beân phaûi thanh ghi soá bò chia) leân 1. Neáu soá chia lôùn hôn 4 bit taän cuøng beân traùi cuûa soá bò chia, ngoõ ra cuûa boä so saùnh laø C=0, ngöôïc laïi C=1. Maïch ñieàu khieån taïo ra chuoåi caùc tín hieäu dòch vaø tröø mong muoán. Baát cöù luùc naøo C=1, tín hieäu tröø ñöôïc taïo ra vaø bit thöông soá ñöôïc ñaët leân Giaûn ñoà traïng thaùi cuûa maïch ñieàu khieån Start’/0 C.Start/V S0 C’.Start/Sh Stop C/Su C’/0 C/Su S1 S3 C’/Sh C’/Sh S2 C/Su Ban ñaàu soá bit chia 6 bit vaø soá chia 3 bit ñöôïc ñöa vaøo caùc thanh ghi thích hôïp. Maïch vaãn ôû traïng thaùi döøng Stop (S0) cho ñeán khi coù tín hieäu Start. Neáu giaù trò ban ñaàu cuûa C=1, thöông soá seõ caàn 4 bit trôû leân. Vì khoâng gian chæ cung caáp cho thöông soá 3 bit, ñieàu kieän naøy laøm traøn treân do ñoù boä chia döøng vaø boä chæ traøn seõ ñaët leân 1 baèng ngoõ ra traøn treân. Bình thöôøng giaù trò ban ñaàu cuûa C=0, vì vaäy dòch seõ xaûy ra ñaàu tieân vaø maïch seõ ñi vaøo traïng thaùi S1. Roài neáu C=1 thì xaûy ra tröø. Sau khi hoaøn taát tröø C seõ luoân luoân baèng 0 vì vaäy xung nhòp keá seõ taïo ra dòch. Quaù trình naøy tieáp tuïc cho ñeán khi xaûy ra 3 laàn dòch vaø ñieàu khieån oå trong traïng thaùi S3. Roài pheùp tröù cuoái cuøng xaûy ra neáu caàn, vaø ñieàu khieån quay veà traïng thaùi döøng. Vôùi vd naøy seõ giaû söø laø khi tín hieäu baét ñaàu (start) xaûy ra noù seõ laø 1 trong thôøi gian 1 clock vaø roài giöõ laø 0 cho ñeán khi heä ñieàu khieån quay veà traïng thaùi S0. Do ñoù Start seõ luoân laø 0 trong caùc traïng thaùi S1, S2, S3 Trang 111 GV: Nguyễn Trọng Hải
  9. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 Töø ñoù suy ra löu ñoà SM nhö sau 00 S0 Sh 0 Start 01 S1 1 0 0 C C Sh 1 1 Su V S2 10 1 0 C Sh Su S3 11 0 C 1 Su S0 laø traïng thaùi baét ñaàu, neáu Start=1, tín hieäu so saùnh C ñöôïc kieåm tra, neáu C=1, thöông soá lôùn hôn 3 bit, vì vaäy baùo traøn V=1 ñöôïc taïo ra vaø khoâng coù söï thay ñoåi xaûy ra. Neáu C=0, Sh=1, ôû xung nhòp keá soá bò chia ñöôïc dòch sang traùi vaø traïng thaùi chuyeån sang S1. C ñöôïc kieåm tra trong traïng thaùi S1. Neáu C=1 coù theå coù pheùp tröø, Su=1 vaø khoâng coù söï thay ñoåi traïng thaùi. Neáu C=0, Sh=1 vaø soá bò chia ñöôïc dòch khi traïng thaùi chuyeån sang S2. Hoaït ñoäng ôû S2 thì gioáng S1. Trong traïng thaùi S3 traïng thaùi keá luoân laø S0, vaø C=1 laøm cho pheùp tröø xaûy ra Ví dụ, Laäp löu ñoà Sm cho ñieàu khieån boä nhaân song song cho caùc soá nhò phaân döông. Nhaân nhò phaân chæ caàn pheùp toaùn dòch vaø coäng. Thay vì ban ñaàu taïo ra taát caû caùc tích boä phaän roài coäng laïi, thì moãi tích boä phaän (partial product) ñöôïc coäng moãi khi ñöôïc taïo ra vaø do ñoù khoâng caàn coäng moät laàn hôn 2 soá nhò phaân Nhaân 2 soá 4 bit caàn 1 thanh ghi soá bò nhaân (multiplicant register) 4bit, moät thanh ghi soá nhaân 4 bit vaø thanh ghi 8bit cho soá haïng tích. Thanh ghi tích soá laøm vieäc nhö thanh ghi tích luõy laø tích luõy toång caùc tích boä phaän. Thay vì dòch soá bò nhaân sang traùi tröôùc khi coäng, ôû ñaây seõ dòch thanh ghi tích sang phaûi Trang 112 GV: Nguyễn Trọng Hải
  10. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 → Soá bò nhaân 1101 → Soá nhaân 1011 Caùc tích boä phaän 1101 1101 10111 0000 100111 1101 Tích soá 10001111 Sô ñoà khoái cuûa boä nhaân song song Thanh ghi tích soá M=1: coäng &dòch Soá nhaân Thanh ghi tích luõy PC M=0: dòch N Ad: tín hieäu coäng Ñieàu Sh: tín hieäu dòch C PC khieån Ad Boä coäng PC: xung clock M: bit boä nhaân Sh N: tín hieäu start C: soá nhôù Soá bò nhaân Ví duï, nhaân 13 x 11 ñöôïc laøm laïi sau ñaây chæ vò trí caùc bit trong caùc thanh ghi ôû moãi thôøi ñieåm xung nhòp Noäi dung ban ñaàu cuûa t.ghi tích 000001011 M(11) luõy (coäng soá bò nhaân vì M=1) 1101 (13) Sau khi coäng 011011011 Sau khi dòch phaûi 001101101 M=1 Coäng soá bò nhaân vì M=1 1101 Sau khi coäng 100111101 Sau khi dòch phaûi 010011110 M=0 Boû qua coäng vì M=0 Sau khi dòch 001001111 M=1 coäng soá bò nhaân vì M=1 1101 Sau khi coäng 100011111 Sau khi dòch (ñaùp soá) 010001111 Ñöôøng chaám chaám laø ñöôøng chia giöõa boä nhaân vaø tích soá Maïch ñieàu khieån phaûi ñöôïc thieát keá ñeå cho ra chuoãi caùc tín hieäu coäng vaø dòch ñuùng. Trang 113 GV: Nguyễn Trọng Hải
  11. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 Giaûn ñoà traïng thaùi cho ñieàu khieån boä nhaân, SV giaûi thích töông töï nhö maïch chia N’/0 MN/Ad S0 - /Sh S1 S7 - /Sh M’N/Sh M/Ad M’N/Sh S2 S6 M’N/Sh M/Ad M’N/Sh - /Sh S3 S5 - /Sh S4 M/Ad N’/0 Ad N Ñieàu khieån Coäng - dòch S0 Sh PC M’N/Sh MN/Ad K=1 neáu n-1 laàn dòch M/Ad M’/Sh S0 Boä ñeám S0 - /Sh (a) Ñieàu khieån boä nhaân (b) Giaûn ñoà traïng thaùi cuûa N’/0 ñieàu khieån coäng dòch M’N/Sh S0 (c) Giaûn ñoà traïng thaùi cuoái MN/Ad cuûa ñieàu khieån coäng dòch K/Sh M’K/Sh M’K’/Sh K’/Sh S0 S0 M/Ad Laäp löu ñoà SM cho ñieàu khieån boä nhaân, ñieàu khieån naøy taïo ra chuoãi caùc xung coäng vaø dòch mong muoán cuûa boä nhaân nhò phaân. Boä ñeám seõ ñeám soá laàn dòch vaø xuaát K=1 tröôùc khi laàn dòch cuoái cuøng xaûy ra. Löu ñoà SM cho ñieàu khieån boä nhaân töông öùng vôùi giaûn ñoà traïng thaùi hình (c) Trang 114 GV: Nguyễn Trọng Hải
  12. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 S0 0 N 1 1 0 M Ad Sh S2 Sh S1 1 0 1 0 M K Sh Ad 1 0 M Trang 115 GV: Nguyễn Trọng Hải
  13. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 4.8. BỘ NHỚ BÁN DẪN Boä nhôù baùn daãn chia laøm hai loaïi chính Boä nhôù baûng (table memory) • Boä nhôù haøm (function memory) • Boä nhôù baùn daãn Boä nhôù haøm Boä nhôù baûng PLD ROM RAM MROM Tónh PAL PLA LCA EPLD GAL PEEL PROM Ñoäng PPAL (generic (Pro. EPROM EPPAL array elec. EPROM EEPPAL logic) erasable Vôùi logic RAM = Random Access Memory ROM = Read Only Memory PLD = Programmable Logic Device PLA = Programmable Logic Array PAL = Programmable Array Logic LCA = Logic Cell Array M = Mask programed P = Programmable EP = Erasable and Programmable EEP = Electrically Erasable and Programmable Bộ nhớ bảng, Đòa chæ A ñöôïc ñònh nghóa trong daõy 0≤ A ≤ 2N –1 • Vôùi ñoä roäng töø cuûa ñòa chæ laø N, giaù trò cuûa N phuï thuoäc vaøo kích thöôùc cuûa boä nhôù. Coù theå caát döõ lieäu ôû moät ñòa chæ trong 2N ñòa chæ. Ñoä roäng töø döõ lieäu laø m = 1…16 bit Dung löôïng boä nhôù K ñöôïc xaùc ñònh bôûi: K=mxn (bit) • Vôùi m laø ñoä roäng töø döõ lieäu, n laø soá ñòa chæ Tính theo byte (K/8) cho caùc ñoä roäng töø döõ lieäu laø 8 hay 16 bit Trang 116 GV: Nguyễn Trọng Hải
  14. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 Ví dụ, Baûng cho ROM coù N=3bit ñòa chæ, m=2 bit döõ lieäu Giaù trò Ñòa chæ Döõ lieäu thaäp phaân a2 a1 a0 d1 d0 0 0 0 0 d01 d00 D0 1 0 0 1 d11 d10 D1 2 0 1 0 d21 d20 D2 3 0 1 1 d31 d30 D3 4 1 0 0 d41 d40 D4 5 1 0 1 d51 d50 D5 6 1 1 0 d61 d60 D6 7 1 1 1 d71 d70 D7 Bộ nhớ hàm Chöùa caùc haøm logic (Boolean) thay vì laø caùc baûng. Moãi bieán cuûa baûng chaân • trò coù theå ñöôïc bieåu dieãn baèng haøm logic. Vieát döôùi daïng tích chuaån thì haøm logic cuûa bieán d0 ôû ví duï treân laø d0 = a2 .a1.a0 d00 +a2 .a1.d10 +...+a2a1a0 d70 = m0d00 + m1d10+…+m7d70 (vôùi mi: minterm thöù i) neáu trong baûng coù ít dio = 1 thì vieäc söû duïng boä nhôù haøm tieän lôïi hôn boä nhôù baûng Các thiết bị logic lập trình được PLD (Programmable Logic device) PLD laø teân goïi toång quaùt cuûa moät IC soá maø ngöôøi ta coù theå laäp trình ñöôïc noù • ñeå thöïc hieän caùc haøm logic khaùc nhau. Vì haøm logic ñöôïc bieåu dieãn döôùi daïng toång caùc tích hay tích caùc toång neân caáu truùc maïch trong PLD thoâng thöôøng laø moät daõy AND vaø OR ñoàng daïng (identical cell) maø coù theå laäp trình töøng coång ñöôïc. Caùc thieát keá duøng PLD coù caùc öu ñieåm sau: • Taêng khaû naêng tích hôïp. coù theå giaûm khoái löôïng veà maïch thieát keá trong khi vaãn coù theå taêng chöùc naêng cho maïch Coâng suaát thaáp. CMOS vaø moät soá ít hôn caùc maïch keát hôïp seõ laøm giaûm ñaùng keå coâng suaát nguoàn cung caáp Taêng ñoä tin caäy. Nguoàn cung caáp thaáp vaø vieäc giaûm toái ña caùc maïch lieân keát ôû ngoaøi laøm cho vieäc truyeàn giöõa caùc khoái ñaùng tin caäy hôn Giaù thaønh thaáp. Deã söû duïng. Deã daøng thay ñoåi. Khi caàn coù söï thay ñoåi trong thieát keá, khoâng caàn phaûi theâm thaét caùc “daây noái”, taát caû laø thay ñoåi beân trong cuûa PLD vaø coù theå thöïc hieän caùc thay ñoåi ñoù moät caùch nhanh choùng. Trang 117 GV: Nguyễn Trọng Hải
  15. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 4.9. ROM - THIẾT KẾ HỆ THỐNG SỐ DÙNG ROM 4.9.1. ROM ROM laø moät maïch toå hôïp coù n ngoõ vaøo vaø m ngoõ ra. Caùc ngoõ vaøo ñöôïc goïi laø ñòa chæ (address input) vaø thöôøng ñöôïc ñaët laø A0A1…An-1. Caùc ngoõ ra ñöôïc goïi laø caùc ngoõ ra döõ lieäu (data output) vaø thöôøng ñöôïpc ñaët teân laø D0D1D2…Dm-1 2n x m ROM A0 D0 A1 D1 address address A2 D2 output input (m đường) (n đường) An-1 Dm-1 Hình 1-2. Caáu truùc cô baûn cuûa moät ROM 2n x m ROM chöùa baûng chaân trò cuûa moät haøm logic toå hôïp n ngoõ vaøo, m ngoõ ra. Ví dụ, baûng chaân trò cuûa haøm toå Input Output hôïp 3 ngoõ vaøo 4 ngoõ ra vaø ta coù A2 A1 A0 D3 D2 D1 D0 theå chöùa noù trong 1 ROM 23 x 4 0 0 0 1 1 1 0 (8x 4). Boû qua caùc trì hoaõn veà thôøi 0 0 1 1 1 0 1 gian, caùc ngoõ ra döõ lieäu cuûa moät 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 ROM ôû moïi luùc laø caùc bit ra cuûa 1 0 0 0 0 0 1 haøng trong baûng chaân trò ñöôïc 1 0 1 0 0 1 0 choïn bôûi caùc ngoõ vaøo ñòa chæ 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 Chú ý Coù theå duøng ROM nhö baát cöù phaàn töû logic toå hôïp naøo • ROM laø boä nhôù khoâng boác hôi (nonvolatile memory) vì noäi dung cuûa noù vaãn • giöõ ñöôïc ngay caû khi khoâng caáp ñieän Vaán ñeà hoaùn vò caùc coät bit trong baûng chaân trò cuûa haøm caàn ghi ROM • Khi duøng ROM ñeå chöùa moät baûng chaân trò cho tröôùc, caùc tín hieäu input vaø • output ñoïc töø phaûi sang traùi trong baûng chaân trò thöôøng ñöôïc gaùn vaøo caùc ngoõ vaøo ñòa chæ vaø ngoõ ra data cuûa ROM vôùi vôùi caùc nhaõn theo thöù töï taêng daàn Ví dụ, Duøng ROM ñeà thöïc hieän haøm nhaân nhò phaân khoâng daáu cho 2 soá nhò phaân 4 bit. Neáu duøng maïch rôøi ta duøng caùc IC 74284 vaø 74285, coøn duøng ROM thì söû duïng ROM 28 x 8 (256 x 8) vôùi keát noái nhö hình 1-5 Trang 118 GV: Nguyễn Trọng Hải
  16. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 256 x 8 ROM A0 D0 Y A1 D1 A2 (Số bị nhân) D2 A3 D3 Tích số A4 D4 X A5 D5 (Số nhân) A6 D6 A7 D7 Noäi dung ghi ROM ôû treân nhö sau (daïng file vaên baûn hex) Tích soá Ñòa chæ 00: 00 00 00 00 00 00 … cuûa 1 x 5 10: 00 01 02 03 04 05 … 20: 00 02 04 06 08 0A … 30: 00 03 06 09 0C 0F … 40: 00 04 08 0C 10 14 … 50: 00 05 0A 0F 14 19 … 60: 00 06 0C 12 18 1E … 70: 00 07 0E 15 1C 23 … 80: 00 08 10 18 20 28 … 90: 00 09 12 1B 24 2D … A0: 00 0A 14 1E 28 32 … B0: 00 0B 16 21 2C 37 … C0: 00 0C 18 24 30 3C … D0: 00 0D 1A 27 34 41 … E0: 00 0E 1C 2A 38 46 … F0: 00 0F 1E 2D 3C 4B … 4.9.2. Cấu trúc nội của ROM Cô cheá söû duïng ROM ñeå löu tröõ thì thay ñoåi öùng vôùi caùc coâng ngheä cuûa ROM khaùc nhau. Trong phaàn lôùn caùc ROM, söï xuaát hieän hoaëc vaéng maët cuûa moät diode hay transistor seõ phaân bieät giöõa 0 vaø 1 Cấu trúc với giải mã 1 chiều Trang 119 GV: Nguyễn Trọng Hải
  17. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 Sô ñoà ROM 8x 4 vôùi caáu truùc giaûi maõ 1 chieàu (duøng 1 boä giaûi maõ TTL vaø caùc diode). HI A0 A Y0 A1 B Y1 A2 C Y2 Y3 Y4 HI G1 Y5 G2A Y6 G2B Y7 0 D0 D1 D2 D3 Moãi ñöôøng ra boä giaûi maõ ñöôïc goïi laø ñöôøng töø (word line) bôûi vì noù choïn moät haøng hoaëc moät töø cuûa baûng chöùa trong ROM Moãi ñöôøng thaúng ñöùng trong hình ñöôïc goïi laø ñöôøng bit (bit line) bôûi vì noù töông öùng vôùi moät bit ra cuûa ROM Nhận xét: coù diode töông öùng möùc 0, khoâng coù diode töông öùng möùc 1 Caùc MOS ROM thöôøng duøng transistor thay vì laø diode ôû moãi vò trí maø bit seõ ñöôïc löu tröõ. Cấu trúc với giải mã 2 chiều Neáu xaây döïng moät ROM 128x1 duøng caáu truùc ôû phaàn tröôùc phaûi söû duïng moät boä giaûi maõ 7 sang 128, nghóa laø phaûi söû duïng ñeán moät löôïng lôùn 128 caùc coång NAND 7 ngoõ vaøo, neáu thieát keá cho ROM vôùi haøng trieäu bits hoaëc nhieàu hôn seõ khoâng coù boä giaûi maõ 20 sang 1048576. Thay vaøo ñoù ngöôøi ta seõ söû duïng caáu truùc khaùc ñöôïc goïi laø giaûi maõ hai chieàu (two-dimentional decoding) Trang 120 GV: Nguyễn Trọng Hải
  18. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 Ví dụ, ROM 128 x 1 HI A4 A Y0 A5 B Y1 C Y2 A6 Y3 Y4 HI G1 Y5 G2A Y6 G2B Y7 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415 G2 S0 S1 S2 S3 D0 0 A0 A1 A2 A3 D0 3 bit ñòa chæ cao A6A5A4 seõ choïn haøng, moãi haøng chöùa 16 bit baét ñaàu taïi ñòa chæ A6A5A40000. Khi ñaët ñòa chæ cho ROM, 16bit ôû haøng ñöôïc choïn ñöa vaøo boä MUX vaø 4 bit ñòa chæ thaáp seõ choïn bit data mong muoán. Ngoaøi vieäc giaûm tính phöùc taïp vieäc giaûi maõ, giaûi maõ 2 chieàu coù moät thuaän lôïi khaùc laø ROM coù moät kích thöôùc vaät lyù gaàn vuoâng, ñieàu naøy quan troïng cho vieäc cheá taïo vaø ñoùng goùi IC Với ROM coù nhieàu ngoõ ra döõ lieäu, caùc daõy löu tröõ töông öùng vôùi moãi ngoõ ra döõ lieäu coù theå ñöôïc laøm heïp hôn ñeå ñaït ñöôïc boá trí chip gaàn vôùi hình vuoâng hôn. Ví dụ, Moät boá trí cuûa ROM 32K x 8 A6 A7 A8 512 x 64 512 x 64 512 x 64 512 x 64 512 x 64 512 x 64 512 x 64 512 x 64 A9 9 to 512 array array A10 array array array array array array decoder A11 A12 A13 A14 A0 A1 A2 64 to 1 64 to 1 64 to 1 64 to 1 64 to 1 64 to 1 64 to 1 64 to 1 A3 MUX MUX MUX MUX MUX MUX MUX MUX A4 A5 Trang 121 GV: Nguyễn Trọng Hải
  19. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 4.9.3. Các kiểu ROM thương mại Baûng caùc kieåu ROM thöông maïi Kieåu Coâng ngheä Chu kyø ñoïc Chu kyø ghi Chuù thích Mask ROM NMOS, CMOS 25 – 500ns 4 tuaàn Ghi 1 laàn, coâng suaát thaáp Mask ROM Bipolar
  20. Bài Giảng Kỹ Thuật Số Chương 4 Hình sau chæ caùc ngoõ vaøo CS vaø OE ñöôïc söû duïng nhö theá naøo ôû beân trong moät ROM tieâu bieåu A0 A1 row Storage Array decoder Power on Power on Am-1 Power on Am Am+1 colum MUX An-1 CS OE 4.9.5. Thiết kế hệ tuần tự dùng ROM Coù theå thieát keá deã daøng moät heä tuaàn töï duøng ROM keát hôïp vôùi caùc FF. Moâ hình toång quaùt cuûa heä tuaàn töï duøng ROM vaø caùc D-FF coù xung nhòp Z1 X1 ROM Z2 X2 Zn Q1 + Q1 D1 Xm CK Q+ Q2 2 Q1 D2 CK Q2 Qk + Qk Dk Qk CK Clock Phaàn toå hôïp cuûa heä tuaàn töï coù theå duøng ROM ñeå thöïc hieän caùc haøm ra (Z1, Z2, …, Zn) vaø caùc haøm traïng thaùi keá (Q1+, Q2+, …, Qk+). Traïng thaùi cuûa heä ñöôïc chöùa trong moät thanh ghi (taïo baèng caùc D-FF) vaø ñöa hoài tieáp veà ngoõ vaøo cuûa ROM. Trang 123 GV: Nguyễn Trọng Hải

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản