Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

26
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ ΚΕΦ 7
  • Upload

    -
  • Category

    Education

  • view

    1.197
  • download

    4

description

Το 7ο κεφάλαιο στο μάθημα Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία του τομέα Ηλεκτρονικής και ειδικότητας Ηλεκτρονικών Υπολογιστικών Συστημάτων και Δικτύων, Γ’ τάξη ΕΠΑΛ. Η παρουσίαση αυτή (PPT in PDF) είναι ενεργή, συνοδεύεται από κάποια αρχεία τα οποία συνδέονται με υπερσυνδέσεις. Περισσότερες πληροφορίες στην σελίδα http://www.ilektronikoi.gr/index.php?act=viewCat&catId=19

Transcript of Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

Page 1: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΨΗΦΙΑΚΩΝΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ

ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣΚΕΦ 7

Page 2: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 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.

Page 3: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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.

Page 4: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

7.2 καταχωρητές

Page 5: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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.

Page 6: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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).

Page 7: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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.

Page 8: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

7.3.1 Καταχωρητής SISO

Page 9: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

7.3.1 Καταχωρητής SISO

Page 10: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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.

Page 11: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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.

Page 12: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

7.3.2 Καταχωρητής SIPOΜετατροπήδεδομένωναπόσειριακή σεπαράλληλη.

Page 13: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

SIPO κυκλικής ολίσθησηςΚυκλώματα ελέγχου απαριθμητών, ΣΑΕ, οδήγησηβηματικών κινητήρων, κωδικοποίηση εξόδουπληκτρολογίου.

Page 14: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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.

Page 15: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

7.3.3 Καταχωρητής PISOΜεταφορά δεδομένων σειριακά, μετατροπή δεδομένωναπό παράλληλη μορφή σε σειριακή.

Page 16: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

7.3.4 Καταχωρητής PIPO σύγχρονοςΜεταφορά πληροφορίας μεταξύ ψηφιακών συστημάτων,πραγματοποίηση αριθμητικών πράξεων με δυαδικούς.Η φόρτωση των δεδομένων γίνεται σύγχρονα και ασύγχρονα.

Page 17: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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.

Page 18: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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.

Page 19: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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.

Page 20: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7
Page 21: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

12/2/2012 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣΠΕ1708

21

7.4 Σειριακή και ΠαράλληληΜεταφορά Δεδομένων

l Ειδικάολοκληρωμένακυκλώματα έχουναναπτυχθεί για τηνμετάδοσηπαράλληλωνδεδομένωνσειριακά UART(UniversalAsynchronousTransmitter).

Page 22: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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.

Page 23: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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

Page 24: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

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.

Page 25: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

7.5 74194LOAD

ΦΟΡΤΩΣΗ

Shift RightΟλίσθησηΔεξιά

Shift LeftΟλίσθησηΑριστερά

HoldΔιατήρηση

Page 26: Συστήματα Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Θεωρία ΚΕΦ 7

7.5 74194