Laborator 1. Scheme logice combinationale si secventiale
Schemele logice combinationale si cele secventiale sunt nelipsite din schemele cu functionare
numerica. O scurta prezentare teroretica a acestora, descrierea celor mai importante tipuri, precum
si prezentarea implementarii unui exemplu fac obiectul acestei lucrari. Exemplul propus este un
circuit combinational controlabil, care realizeaza conversia binar-gray si gray-binar, iar
implementarea se va realiza în tehnologie Xilinx.
1. Scheme logice combinationale
Aceste scheme sunt caracterizate de semnalele de la iesire care la un moment dat, sunt numai functii
de semnalele aplicate în acel moment la intrare. Deci semnalele de iesire depind de combinatiile
semnalelor de intrare. Aceste dependente sunt date, de obicei, printr-un grup de functii booleene,
asa cum se prezinta în figura 1.
x1 y1
...... ......
xn yn
Figura 1. Schema generala a unui circuit combinational
) , ... , , (
...
) , ... , , (
) , ... , , (
2 1
2 1 2 2
2 1 1 1
n m m
n
n
x x x f y
x x x f y
x x x f y
=
=
=
În legatura cu schemele logice se pot formula doua categorii de probleme:
1. probleme de analiza
2. probleme de sinteza
În cazul unei probleme de analiza se furnizeaza structura circuitului si, cunoscându-se semnalele
aplicate la intrare, se cer semnalele de iesire. Problemele se solutioneaza cautând expresiile
functiilor booleene ale semnalelor de iesire corespunzatoare structurii circuitului si apoi valorile lor
pentru diversele combinatii de valori ale variabilelor de intrare.
În cazul unei probleme de sinteza se furnizeaza valorile semnalele de iesire corespunzatoare
diverselor combinatii de valori ale semnalelor de intrare si se cere structura circuitului. Problemele
de sinteza se solutioneaza cautând expresiile functiilor booleene care asigura corespondenta impusa
între semnale si alcatuirea structurii circuitelor corespunzatoare lor. Pentru ca schemele obtinute sa
fie cât mai simple si mai economice se cauta formele minime ale functiilor booleene respective. Din
punct de vedere matematic, problemele de sinteza duc la necesitatea minimizarii unor functii
booleene.
Schema logica
combinationala
(SLC)
2. Scheme logice secventiale – Circuite basculante bistabile (CBB)
Circuitele secventiale sunt de fapt alcatuite din circuite combinationale si elemente de memorie,
cumulând astfel proprietati noi cum ar fi: întârzieri, memorare si reactii de la iesire la intrare.
Semnalele de iesire ale unui circuit secvential vor depinde de valorile instantanee ale semnalelor de
intrare si de starea circuitului. Starea circuitului este o functie de valorile intrarilor la momente de
timp anterioare.
În figura 2 este prezentata schema generala a unui circuit secvential. t reprezinta elemente de
întârziere astfel ca: ) ( ) ( t y t t y i i = + .
x1 z1
xn zn
y1
yi
ym
Figura 2. Schema generala a unui circuit secvential
Dupa relatia temporala de producere a evenimentelor în circuitele secventiale, acestea sunt:
1. sincrone: evenimentele se produc în circuit la momente discrete, bine determinate de
timp
2. asincrone: momentele de timp de aplicare a intrarilor si de realizare a iesirilor sunt
oarecare.
În general, cu toate ca introducerea semnalelor de sincronizare, ceea ce constituie desigur o
restrictie, întârzie functionarea circuitelor, facându-le mai lente, acest fapt mareste considerabil
stabilitatea si controlabilitatea circuitelor.
Metodele de analiza si sinteza ale schemelor secventiale sunt analoage celor folosite pentru
schemele combinationale, cu deosebirea faptului ca functionarea acestora este definita nu prin
tabele de adevar ci prin tabele de tranzitii de stari. Implementarea unei scheme secventiale
utilizeaza pentru SLC circuite logice combinationale iar pentru circuitele de înârziere circuite
basculante bistabile cum ar fi cele de tip D si cele de tip JK. O schema secventiala se mai poate
implementa utilizând registre de deplasare, numaratoare sau memorii PROM de control si SLC sau
circuite logice programabile (cum sunt PLD-urile si FPGA-urile).
Laborator de Calculatoare Numerice pentru anul 3, Calculatoare
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.
