本日の講義内容 コンピュータアーキテクチャI #10 各種フリップフロップと 順序回路 フリップフロップの原理(復習) 各種フリップフロップの動作 簡単な順序回路の設計 平成27年6月19日 教科書p.129~p.165 フリップフロップの原理 順序回路設計の手順 過去の状態を記憶する – 出力から入力へのフィードバックがある – 出力とは過去の状態そのものだから 初期状態:Q1=1,Q2=0 Q1=0 a=1 a=0 状態変化を 発生できる b=0 Q2=1 FFによる順序回路の設計 1. 入出力と状態を仕様に基づいて決定し,状態遷移 図,状態遷移表を作成する. 2. 状態遷移表から応用方程式と出力の論理式を求め る. 3. FFの種類を決め,その特性方程式と2.で求めた応 用方程式から,FFへの入力の論理式を求める. 4. 入力,出力に応じた組み合わせ論理回路を構成し, FFに接続して順序回路を構成する. 内部状態と出力を表す論理式 2進カウンタの設計 – 1が2回入力されると出力が1となり,初期状態に戻 るカウンタ 順序回路は,内部状態と出力の2つが入力によって 変化する – 論理式2本で回路を表現する 内部状態(応用方程式と呼ぶ) ̅ 凡例:入力 /出力 0/0 1/0 0 0/0 1 1/1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 出力 1 T-FFの応用方程式の一般形 応用方程式の一般形 応用方程式は,現在の状態Qtと次の状態Qt+1の関係 を表している 使用するFFに応じ, , , 備する を入力とする論理式を準 – T-FFの場合を考える T-FFを使った2進カウンタの 入力側論理式 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 , , を入力, を 出力とする論理関数 を作る – T-FFの入力 T-FFを使った2進カウンタ ̅ 入力 出力 – 応用方程式の一般形 ̿ – – よって, 求まったα,βをT-FFの応用方程式に代入すると, – – ̅、 T-FF ̿ 2進カウンタの動作検証 JK-FFで作ったら? 0 0 0 0 基本的な作成手順は同じ 違っているのは? 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 フリップフロップへの入力を求めるには? T-FF – フリップフロップへの入力! 0 – 右表の と が成り立つ よう,入力 を設定する 0 – T-FFを想定 0 2進カウンタの応用方程式 – ̅ 前スライドから作った真理値表と,設計時に作成 した真理値表は等しい – 設計した回路は正しい – ただし,発振現象等は考慮していない – 応用方程式の一般形から,所定の状態遷移を発生させ る入力を求める – 求めた入力(この場合J, K)それぞれをカルノー図等で 簡単化し,入力の一般形を求める – 求めた入力の一般形と応用方程式を比較し,実際の入 力式を求める 2 JK-FFの応用方程式の一般形 応用方程式の一般形 応用方程式は,現在の状態Qtと次の状態Qt+1の関係 を表している 使用するFFに応じ, 、 、 準備する を入力とする論理式を – JK-FFの場合を考える JK-FFを使った2進カウンタの 入力側論理式 2進カウンタの応用方程式 応用方程式の一般形 – 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 JK-FFを想定 – 右表の と が成り立つよ う,入力 と を設定する 0 1 1 1 0 0 , , を入力, , をそれぞれ出力とす る論理関数を作る – JK-FFの入力 1 0 JK-FFを使った2進カウンタ 入力 出力 – ̅ – – これは前 と同じ – よって, 求まった , をJK-FFの応用方程式に代入すると – – – ̅, なので, JK-FF ̿ 今週のまとめと来週の予定 今週のまとめ – 各種フリップフロップの動作 – 順序回路の設計手順 来週の予定 – もうちょっと複雑な順序回路の設計 3
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