Digital design 5장. 동기식 순차논리.

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1 Digital design 5장. 동기식 순차논리

2 5-1 Sequential Logic 출력은 입력과 순차회로의 현재 상태에 관한 함수 현재 상태는 기억소자에 의해 주어짐

3 Sequential Logic 순차 회로의 두 유형 동기식 : 규정된 각 시점에서의 입력신호를 이용하여 출력 결정
비동기식 : 모든 시간에서의 입력신호에 대해 출력 결정

4 Latches SR 래치 : 2개의 교차결합된 NOR게이트로 구성 S=1,R=0 이면 Q=1(세트)
S=1,R=1 Q=Q′=0 (정의되지 않음) 이전상태유지

5 NAND게이트를 갖는 S′R′ Latch NOR 래치의 보수값을 입력으로 사용

6 제어 입력을 가진 SR Latch 2개의 NAND 게이트에 제어 신호를 결합 C=0(변화없음), C=1(SR 래치로 동작)

7 D Latch SR 래치에서 정의되지 않았던 상태를 해결 C=1, 출력값은 D 의 값과 같다.

8 Flip-Flop Latch : (a)의 경우 입력이 변하면 출력도 변화 F/F : 출력이 단지 클럭 에지에서만 변화
Triger : 출력값의 변화

9 Master-Slave D F/F 하강 에지 트리거 D Flop-Flop C=0 : 마스터 정지, 슬레이브 동작
출력은 입력의 상태에 영향 받지 않음. C=1 : 마스터 동작, 슬레이브 정지

10 D형 상승 에지 트리거 플립플롭 3개의 SR 래치로 구성 Q는 C가 0에서 1로 되는 순간에만 변화

11 JK Flip-Flop 세가지 동작을 수행 세트(J), 리세트(K), 보수화(J=K=1) D=JQ′+K′Q

12 T Flip-Flop 보수화를 수행 D=TQ′+T′Q

13 특성표 Flip-Flop 특성표

14 5-4 클럭에 동기화된 Sequential Logic 분석
클럭에 동기화된 순차회로의 동작은 입력, 출력, 플립플롭의 현재 상태에 따라 결정 출력과 다음 상태의 값은 입력과 현재 상태의 값에 대한 함수

15 상태식 현재 상태와 입력값에 의해 다음 상태와 출력을 규정 A(t+1)=Ax + Bx B(t+1)=A′x Y=(A+B)x′

16 상태표 입력과 출력, 플립플롭의 상태간의 관계를 기술 두가지 유형의 상태표가 있음

17 상태도표 흐름도의 일종 상태표로부터 얻음 원(상태), 선(전이), 입력/출력으로 이루어짐

18 D 플립플롭을 가진 회로의 분석 입력식 : 상태식은 입력식과 같다.

19 JK 플립플롭을 가진 회로의 분석 상태식이 입력식과 같지 않다. 특성표와 특성식을 참고해야 함 입력식 JA=B KA=Bx′
JB=x′ KB=A′x+Ax′

20 JK 플립플롭을 가진 회로의 분석 상태표와 상태도표

21 T 플립플롭을 가진 회로의 분석 입력식과 출력식 TA=Bx, TB=x y=AB 상태식은 특성식으로부터 유도
상태식은 특성식으로부터 유도 A(t+1)=TAA′+TA′A B(t+1)=TBB′+TB′B

22 T 플립플롭을 가진 회로의 분석 상태/출력 입력

23 Mealy 모델과 Moore 모델 Mealy 모델 : 출력은 현재 상태와 입력에 대한 함수
입력은 클럭에 의해 동기화되어야 함 출력은 클럭 에지에서 읽혀짐 Moore 모델 : 출력은 현재 상태에 대한 함수 출력은 클럭에 의해 동기화 됨

24 5-6 상태 축소와 상태 지정 상태 축소는 플립플롭의 수를 줄이는 데 사용 입/출력의 순차적 변화만이 중요한 요소
동일한 다음 상태와 동일한 출력을 갖는 현재 상태를 찾아 제거

25 State reduction

26 상태 축소

27 상태 지정 상태들을 코드화된 2진 값으로 지정(m개의 상태를 갖는 회로는 2ⁿ≥m를 만족하는 n비트의 코드로 변환)
상태 지정의 3가지 방법

28 5-7 설계 과정 순차 회로 설계 : 상태표 필요 ⇔ 조합 회로 설계 : 진리표 필요
플립플롭의 수는 회로의 상태 수에 의해 결정됨. 2ⁿ 개의 상태가 존재 → n 개의 플립플롭 필요

29 설계 절차 설계 단계 1)상태도표 또는 상태표를 구한다. 2)필요하다면 상태의 수를 줄인다. 3)각 상태에 2진값을 지정한다.
4)사용할 플립플롭의 종류를 선택한다. 5)플립플롭의 입력식과 출력식을 구한다. 6)논리도를 그린다.

30 상태도표의 유도 순차 검출기 입력 라인을 통해 1이 3개 이상 연속으로 들어오는 것을 검출

31 D 플립플롭을 이용한 합성 입력식은 다음 상태로부터 직접 구해짐

32 D 플립플롭을 이용한 합성 K-맵과 논리도

33 JK 플립플롭을 이용한 합성 입력식은 현재 상태에서 다음 상태로의 전이 과정을 관찰해 얻음

34 JK 플립플롭을 이용한 합성 K-맵과 논리도

35 T 플립플롭을 이용한 합성 3비트 2진 카운터 3개의 플립플롭으로 구성, 0에서 2ⁿ-1(n=3)까지 카운트 가능

36 T 플립플롭을 이용한 합성 상태표와 논리도 TA2=A1A0, TA1=A0, TA0=1 1