Post on 04-Jul-2015
description
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΨΗΦΙΑΚΩΝΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ
ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣΚΕΦ 7
l 7.1 Εισαγωγή.l 7.2 Καταχωρητές.l 7.3 Καταχωρητές ολίσθησης.
• 7.3.1 SISO.• 7.3.2 SIPO.• 7.3.3 PISO.• 7.3.4 PIPO.
l 7.4 Σειριακή και Παράλληλη μεταφοράδεδομένων.
l 7.5 Καταχωρητής ολίσθησης με το Ο.Κ. 74194.
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
3
7.1 Καταχωρητές εισαγωγή
l Ένας καταχωρητής (register) είναι ένακύκλωμα με flip flop και πύλες.
l Τα flip flop λειτουργούν ως μνήμη και οιπύλες ελέγχουν την μεταφορά τηςπληροφορίας από και προς τονκαταχωρητή.
l Καταχωρητής n bits έχει n flip flop καιμπορεί να αποθηκεύει n bits πληροφορία.
7.2 καταχωρητές
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
5
7.3 Καταχωρητές ολίσθησης
l Ο καταχωρητής ολίσθησης (shiftregister) είναι ένας καταχωρητήςστον οποίο η έξοδος του κάθε flip flopτροφοδοτεί την είσοδο του γειτονικούτου.
l Με κάθε παλμό ρολογιού τα δεδομέναολισθαίνουν από το ένα flip flop στογειτονικό του.
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
6
7.3 Καταχωρητές ολίσθησηςl Ανάλογα με τον τρόπο τοποθέτησης τωνδεδομένων στην είσοδο χωρίζονται σε τέσσεριςβασικούς τύπους.
l Σειριακής εισόδου – παράλληλης εξόδου (serial-in ,parallel-out SIPO).
l Σειριακής εισόδου – σειριακής εξόδου (serial-in ,serial-out SISO).
l Παράλληλης εισόδου – παράλληλης εξόδου(parallel-in , parallel-out PIPO).
l Παράλληλης εισόδου – σειριακής εξόδου (parallel-in , serial-out PISO).
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
7
7.3 Καταχωρητές ολίσθησης
l Ανάλογα με την κατεύθυνση τηςολίσθησης χωρίζονται σε :
l Δεξιάς ολίσθησης (right shift register).l Αριστερής ολίσθησης (left shift register).l Εάν η έξοδος του τελευταίου είναισυνδεδεμένη με την είσοδο του πρώτου.Κυκλικής ολίσθησης.
7.3.1 Καταχωρητής SISO
7.3.1 Καταχωρητής SISO
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
10
7.3.1 Καταχωρητής SISOl Η ψηφιακή είσοδος που τοποθετείται στονκαταχωρητή τύπου SISO, εμφανίζεται στην έξοδοτου μετά από ένα πλήθος παλμών ρολογιού ίσο μετο μήκος του καταχωρητή ολίσθησης, (δηλαδή μετων αριθμό των FLIP FLOPS).
l Χρησιμοποιείτε δηλαδή όπου χρειάζεται το ψηφιακόσήμα να καθυστερήσει.
l Η καθυστέρηση υπολογίζεται πολλαπλασιάζονταςτην περίοδο των παλμών του ρολογιού επί τοπλήθος των flip flops. Τ*Ν.
l Ηλεκτρικές κιθάρες (echo), ψηφιακές διαφημιστικέςκυλιόμενες πινακίδες. Κλπ.
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
11
Μνήμη FIFO με καταχωρητέςSISO
l Μια χρήσιμη εφαρμογή είναι η μνήμη FIFO (first infirst out). Δηλαδή όποια πληροφορία μπαίνει πρώτηβγαίνει και πρώτη.
l Αποτελείται από έναν αριθμό Μ καταχωρητών απότους οποίους ο καθένας έχει μήκος Ν bits. Άρα ημνήμη μπορεί να αποθήκευση Ν*Μ bits πληροφορία.
l Χρησιμοποιούνται για την προσωρινή αποθήκευσητης πληροφορίας έτσι ώστε να προσαρμόζονται οιρυθμοί μεταφοράς ανάμεσα σε δύο ψηφιακάσυστήματα διαφορετικής ταχύτητας.
7.3.2 Καταχωρητής SIPOΜετατροπήδεδομένωναπόσειριακή σεπαράλληλη.
SIPO κυκλικής ολίσθησηςΚυκλώματα ελέγχου απαριθμητών, ΣΑΕ, οδήγησηβηματικών κινητήρων, κωδικοποίηση εξόδουπληκτρολογίου.
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
14
7.3.3 Καταχωρητής PISO
l Η φόρτωση των δεδομένων μπορεί ναγίνει σύγχρονα ή ασύγχρονα.
l Στην σύγχρονη τα δεδομέναφορτώνονται με την εφαρμογή παλμούρολογιού.
l Στην ασύγχρονή μεταφέρονταιανεξάρτητα από την ύπαρξη παλμώνρολογιού.
7.3.3 Καταχωρητής PISOΜεταφορά δεδομένων σειριακά, μετατροπή δεδομένωναπό παράλληλη μορφή σε σειριακή.
7.3.4 Καταχωρητής PIPO σύγχρονοςΜεταφορά πληροφορίας μεταξύ ψηφιακών συστημάτων,πραγματοποίηση αριθμητικών πράξεων με δυαδικούς.Η φόρτωση των δεδομένων γίνεται σύγχρονα και ασύγχρονα.
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
17
Αριθμητικές Πράξεις μεταξύδυαδικών αριθμών
l Κάθε ολίσθηση προς τα αριστερά ενός δυαδικούαριθμού κατά ένα ψηφίο τον πολλαπλασιάζει επίδύο.
l Κάθε ολίσθηση προς τα δεξιά ενός δυαδικούαριθμού κατά ένα ψηφίο τον διαιρεί δια δύο.
l Πολλαπλασιασμός δύο αριθμών μπορεί να γίνειμε μία σειρά από διαδοχικές προσθέσεις καιολισθήσεις προς τα αριστερά.
l Διαίρεση δύο αριθμών μπορεί να γίνει με μία σειράαπό διαδοχικές αφαιρέσεις και ολισθήσεις προς ταδεξιά.
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
18
7.4 Σειριακή και ΠαράλληληΜεταφορά Δεδομένων
l Στην σειριακή τα bits της πληροφορίαςμεταφέρονται σειριακά το ένα μετά το άλλο μέσααπό ένα αγωγό. Ο χρόνος μετάδοσης τηςπληροφορίας είναι ίσος με τον χρόνο μετάδοσηςτου ενός bit επί τον αριθμό των bits. Χαμηλόκόστος. Ρυθμός μετάδοσης σε bits/sec.
l Στην παράλληλη μεταφέρονται ταυτόχρονα μέσααπό τόσους αγωγούς όσα και τα bits τηςπληροφορίας. Ο χρόνος μετάδοσης είναι ίσος μετον χρόνο μετάδοσης του ενός bit. Υψηλό κόστος.Ρυθμός μετάδοσης bytes/sec.
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
19
7.4 Σειριακή και ΠαράλληληΜεταφορά Δεδομένων
l Συνήθως η μεταφορά των δεδομένων μέσα σε έναψηφιακό σύστημα γίνεται παράλληλα ενώ για τηνμεταφορά ανάμεσα σε δύο ψηφιακά συστήματαεπιλέγεται η σειριακή.
l Η σειριακή σύνδεση γίνεται με δύο καταχωρητές, ένανPISO ως πομπό και έναν SIPO ως δέκτη.
l Για την σωστή μεταφορά των δεδομένων θα πρέπειτα δύο ρολόγια των καταχωρητών να συγχρονιστούνμεταξύ τους, αυτό γίνεται με πολλούς τρόπους, έναςαπό αυτούς είναι το ρολόι να είναι κοινό και για τουςδύο, ένας άλλος να στείλουμε κάποια bitsσυγχρονισμού.
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
21
7.4 Σειριακή και ΠαράλληληΜεταφορά Δεδομένων
l Ειδικάολοκληρωμένακυκλώματα έχουναναπτυχθεί για τηνμετάδοσηπαράλληλωνδεδομένωνσειριακά UART(UniversalAsynchronousTransmitter).
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
22
Παραδείγματα σειριακήςμεταφοράς δεδομένων
l Τηλέγραφος (Morse).l Fax.l Internet.l LAN (100 Mbits/sec)l Firewire (IEEE1394 or IE31394) 400
Mbits/sec.l USB (Universal Serial Buses) 10 Mbits/sec.l Σύνδεση περιφερειακών συσκευών σε Η/Υ.
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
23
Παραδείγματα παράλληληςμεταφοράς δεδομένων
l Διασύνδεση των σημαντικότερωντμημάτων εντός του Η/Υ με τηνmotherboard (μνήμη, σκληρός δίσκος,dvd, κ.λ.π).
l PCI (Peripheral ComponentInterconnect) 132 Mbytes/sec
12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708
24
7.5 Καταχωρητής Ολίσθησης μετο Ο.Κ 74194
l Είναι ένας γενικής χρήσης καταχωρητήςολίσθησης των 4 bits (Universal ShiftRegister).
l Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μεοποιουδήποτε από τους τέσσεριςτύπους που αναφέραμε.
l SISO, SIPO, PISO, PIPO.
7.5 74194LOAD
ΦΟΡΤΩΣΗ
Shift RightΟλίσθησηΔεξιά
Shift LeftΟλίσθησηΑριστερά
HoldΔιατήρηση
7.5 74194