e-gradiva				Sistemi	Motorola	Omrežja
						SERŠ Maribor

Sekvenčna vezja

Digitalna vezja v splošnem delimo na kombinacijska in sekvenčna vezja. Kombinacijska vezja so sestavljena iz logičnih vrat in jih lahko opišemo s preslikavi med vhodi in izhodi vezja. V nasprotju z kombinaciskimi vezji se pri sekvenčnih vezjih stanje izhodnih signal ne razlikuje le po vhodnem signalu ampak istočasno tudi po stanju v katerem je bilo vezje preden je sprejelo ta signal (upostevajo vlogo prešnjega signala).Sekvenčna vezja so sistemi, ki vsebujejo logična vezja in spominske elemente. V takem vezju pa izhodna funkcija ni odvisna le od trenutnih vrednosti vhodnih spremenljivk temveč tudi od stanja znotraj sistema.Sekvenčna vezja so sestavljena iz kombinacijskih vezij in pomnilnih celic. Sekvenčno vezje lahko dobimo iz kombinacijskega vezja tako da nekaj izhodov povežemo z vhodi, preko vračanja signalov si vezje ustvari neke vrste spomin, in je tako zmožen se postaviti v vlogo večih stanjč. Primer sekvenčnega vezja so registri in digitalni števci ali na kratko števci. Stevilo možnih stanj je odvisno od števila vračajočih se izhodnih signalov.

Vezje lahko tudi hrani 1 bit informacije. Takšno vezje se imenuje lip-flop. RS flip-flop vsebuje en vhod v katerega lahko postavimo (setiramo) in eden vhod s katerim lahko zbrišemo (resetiramo). V času, ko na vhodu ni imformacij, se inforacija ohranja. Mnogokrat je pomembno da se sprememba stanja zgodi le v določenem trenutku, na primer če mora računalnik hkrati izvajati mnogo operacij, ki jih je treba sinhronizirati. Pri takšni potrebi povežemo RS-vhode z taktnim signalom. Dodatni taktni signal lahko dobimo od generatorja impulzov kot (ure). Pri takšni vezavi je sprememba stanja možna samo če ime taktni signal določeno vrednost. Spremembe stanja so v tašnem taktnem sistemu sekvenčnega vezja možne samo v časovnih intervalih. Flip-flop ima torej še tri vhodne signale, S, R, in T ter povratno vezani izhodni signal Q. Iz tega sledi, da stanje Flip-Flopa ni le odvisno od stanja vhodov S, R, T ampak tudi od stanja v katerem je bil Flip-Flop preden je dobil taktni impuls.

Obstaja pa še še več vrst Flip-Flop vezji:

• C JK-FLIP-FLOP - je sestavljen iz dveh RS-FLIP-FLOPov ki sta zaporedno vezana
• D-FLIPF-LOP - dobimo če pri RS-FLIP-FLOP vezju povratni signalno interno sprožimo. D-FLIP-FLOP ima tako še samo 2 vhodna signala, en vhod za takt in en vhod za sprejem signala.

Sekvenčna vezja vsebujejo zraven logičnih vrat tudi pomnilne elemente (flip-flope, povratne zanke itd.). Pri obravnavi sekvenčnih vezji lahko ločimo del, ki ga sestavljajo pomnilni elementi, od kombinaciskega dela vezja. Takšne strukture lahko spoznamo pri teoriji avtomatov. Kot pomnilne elemente uporabimo flip-flope in registre, kombinacijske del pa sestavimo iz logičnih vrat. So sistemi, ki vsebujejo logična vezja in spominske elemente. Izhodna funkcija ni odvisna le od trenutnega stanja vhodov, temveč tudi od stanja znotraj sistema.

Sekvenčna vezja delimo v dve osnovni skupini :

• sinhronska (značilno, da je krmiljenje spominskih elementov vezja usklajeno sočasno);
• asinhronaska (krmiljenje opravimo zaporedno, v poljubnih časovnih intervalih).

Pri sinhronskih števcih prihajajo taktni impulzi generatorja vzporedno k vsem pomnilnim celicam, zato se pomnilne celice preklapljajo sinhrono.Pri asinhronskih števcih prihajajo taktni impulzi generatorja samo k prvi pomnilni celici, izhod prve pomnilne celice je vezan na "clock" vhod druge pomnilne celice itd. Pomnilne celice se druga za drugo preklapljajo.

Uporabljamo jih za shranjevanje podatkov in za pomik vsebine po registru v levo ali v desno. Bistveni elementi centralno procesne enote kot naprimer Registri, števciali Shifterji se realizirajo komaj s pomočjo sekvenčnih vezij. Imajo lastnost da so stabilni, imajo spomin (shranijo lahko natanko eno informacisko enoto) in so tako najmanjša spominska celica. Izraz "Flip-Flop" je nstal iz oponašanja zvokov, nastal je v času ko so vezje realizirali s pomočjo elekro magnetnih relejev. Osnovni gradnik sekvenčnih vezij je D flip-flop, ki je prožen s prvo fronto urinega signala. Uporabimo lahko procesni stavek, ki mu damo neko oznako. V oklepaju za rezervirano besedo process naštejemo signale na katere je procesni stavek občutljiv - to pomeni, da sebo proces izvajal le ob spremembi katerega izmed teh signalov.

Osnovno pomnilno celico, ki lahko shrani en bit informacije, imenujemo flip-flop. Flip-flop je bistabilni element, bistabil ali kar pomnilna celica. Lahko zavzame dve stabilni stanji - 0 ali 1. Sekvenčna vezja vsebujejo pomnilne elemente, ki jih opisujemo s procesnim stavkom. Znotraj procesnega stavka opišemo delovanje vezja s sekvenčnimi stavki, ki se izvajajo v takšnem vrstnem redu, kot so zapisani (podobno kot pri običajnih programskih jezikih).V osnovni izvedbi flip-flop sestavljata dva funkcijska elementa, ki sta lahko v izvedbi NaND ali NOR.

avtor: Primož Weingerl, SERŠ Strokovna gimnazija, 2004