Fachgebiet Rechnersysteme 6. Gruppenübung Logischer Entwurf ...

Fachgebiet Rechnersysteme
6. Gruppenübung Logischer Entwurf
Technische Universität
Darmstadt
6. Übung – Logischer Entwurf 1. Aufgabe 1
1. Aufgabe
d D
q d D
q
FF1
FF2
clock
clock
6. Übung – Logischer Entwurf 1. Aufgabe 3
• vorderflankengesteuertes D-Flipflop
Initialwert 0
clock
d
vorderflankengesteuertes
D-Flipflop
rückflankengesteuertes
D-Flipflop
FF1:q
Führen Sie eine logische Simulation eines vorder- (reagiert auf
steigende Taktflanke) und eines rückflankengesteuerten (reagiert
auf fallende Taktflanke) D-Flipflops durch. Bei einer logischen
Simulation werden alle Bauteile als ideal (keine Durchlaufzeit)
betrachtet. Bestimmen Sie für den angegeben Verlauf des Taktes
(clock) und des Einganges d jeweils den Ausgang q. Die Flipflops
sollen dabei zum Startzeitpunkt den Wert 0 haben.
FF2:q
6-1
6. Übung – Logischer Entwurf 1. Aufgabe 2
6. Übung – Logischer Entwurf 1. Aufgabe 4
• vorderflankengesteuertes D-Flipflop
• D-Flipflops sind speichernde Elemente
• Am Ausgang q liegt der aktuelle Speicherinhalt an
• Der Eingang wird nur dann gespeichert wenn das
Taktsignal eine
steigende Taktflanke liefert (vorderflankengesteuertes
FF)
fallende Taktflanke liefert (rückflankengesteuertes
FF)
clock
d
FF1:q
FF2:q

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6. Gruppenübung Logischer Entwurf
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Darmstadt
6. Übung – Logischer Entwurf 1. Aufgabe 5
• vorderflankengesteuertes D-Flipflop
6. Übung – Logischer Entwurf 1. Aufgabe 7
• vorderflankengesteuertes D-Flipflop
clock
d
FF1:q
FF2:q
clock
d
FF1:q
FF2:q
6-2
6. Übung – Logischer Entwurf 1. Aufgabe 6
• vorderflankengesteuertes D-Flipflop
6. Übung – Logischer Entwurf 1. Aufgabe 8
• vorderflankengesteuertes D-Flipflop
clock
d
FF1:q
FF2:q
clock
d
FF1:q
FF2:q

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6. Gruppenübung Logischer Entwurf
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Darmstadt
6. Übung – Logischer Entwurf 1. Aufgabe 9
• vorderflankengesteuertes D-Flipflop
6. Übung – Logischer Entwurf 1. Aufgabe 11
• rückflankengesteuertes D-Flipflop
clock
d
FF1:q
FF2:q
clock
d
FF1:q
FF2:q
6-3
6. Übung – Logischer Entwurf 1. Aufgabe 10
• vorderflankengesteuertes D-Flipflop
6. Übung – Logischer Entwurf 2. Aufgabe 12
2. Aufgabe
clock
d
FF1:q
FF2:q
Erzeugen Sie einen Automaten, der in einer Sequenz aus
Binärziffern den Wechsel von einer Null auf eine Eins erkennt
und daraufhin eine Eins ausgibt. Bei mehreren Einsen, die
aufeinander folgen, soll der Automat lediglich für die erste
Eins eine Eins ausgeben.
E 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1
A 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0

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6. Übung – Logischer Entwurf 2. Aufgabe 13
2. Aufgabe
6. Übung – Logischer Entwurf 2. Aufgabe 15
c) Mealy-Automaten
d)
a) Zeichnen Sie ein entsprechendes Zustandsdiagramm.
Verwenden Sie für die Zustände sprechende Namen, wie
z.B. „Eins erkannt“.
b) Kodieren Sie das Zustandsdiagramm binär.
c) Um was für eine Art von Automat handelt es sich hierbei?
d) Stellen Sie die zugehörige Zustandsübergangstabelle und
Ausgabetabelle auf.
e) Wandeln Sie die Zustandsübergangs- und
Ausgabetabelle in ein Zustandsdiagramm um und
kontrollieren Sie Ihr Ergebnis mit dem Diagramm aus b).
s'
s
0
1
i
0 1
0 1
0 1
o
s
0
1
i
0 1
0 1
0 0
6-4
6. Übung – Logischer Entwurf 2. Aufgabe 14
a)
b)
0/0
0/0
Null
erkannt
0
1/1 1/0
0/0
Eins
erkannt
1/1 1/0
0/0
1
6. Übung – Logischer Entwurf 3. Aufgabe 16
1) -
Notation: i 2)
0/0 1/1
0
s´
3. Aufgabe
a) Wandeln Sie jeweils die Zustandsübergangs- und Ausgabetabellen
in ein Zustandsdiagramm um. Der Anfangszustand
sei s=0 bzw. rs=00.
1 s/o
i
s 0 1
0 0 1
1 1 0
b) Bestimmen Sie jeweils die Zustandsübergangs- und Ausgabetabellen
für die gegebenen Zustandsdiagramme.
0/0
1/0
00 01
-/1
s
0
1
o
1
0
1/1
0/0
Notation:
rs
i/o
11
1/0
0/1
10

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6. Übung – Logischer Entwurf 3. Aufgabe 17
6. Übung – Logischer Entwurf 3. Aufgabe 19
a)
• Ausgang hängt nur vom Zustand ab, d.h. es handelt
sich um einen Moore-Automaten
s´
s
0
1
i
0 1
0 1
1 0
s
0
1
o
1
0
s´
s
0
1
i
0 1
0 1
1 0
0
0/1
s
0
1
o
1
0
• Für s=0 und i=0 verweilt der
Automat im Zustand 0
Notation:
s/o
i
6-5
6. Übung – Logischer Entwurf 3. Aufgabe 18
6. Übung – Logischer Entwurf 3. Aufgabe 20
s´
s
0
1
0
0
1
i
1
1
0
s
0
1
o
1
0
• Beim Erstellen des
Zustandsdiagrammes mit
dem Initialzustand (s=0)
beginnen
• Für s=0 ist der Ausgang 1
Notation:
i
s´
s
0
1
0
0
1
i
1
1
0
s
0
1
o
1
0
• Für s=0 und i=1 wechselt der
Automat in den Zustand 1
• Für s=1 ist der Ausgang 0
Notation: i
s/o
0
1
s/o
0/1
0/1
1/0

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6. Gruppenübung Logischer Entwurf
Technische Universität
Darmstadt
6. Übung – Logischer Entwurf 3. Aufgabe 21
6. Übung – Logischer Entwurf 3. Aufgabe 23
s´
s
0
1
i
0 1
0 1
1 0
0
0/1
s
0
1
o
1
0
1 0
• Für s=1 und i=0 verweilt der
Automat im Zustand 1
1/0
Notation:
s/o
i
b1)
s´
s
0
1
0/0 1/1
i
0 1
1 1
s
0
1
-
0
o
0
Notation:
1 s/o
• Im Zustand s=0 wird immer 0
ausgegeben
• Der Automat wechselt von
s=0 immer nach 1
i
6-6
6. Übung – Logischer Entwurf 3. Aufgabe 22
6. Übung – Logischer Entwurf 3. Aufgabe 24
s´
s
0
1
i
0 1
0 1
1 0
0
0/1
s
0
1
o
1
0
1 0
1
• Für s=1 und i=1 wechselt der
Automat in den Zustand 0
1/0
Notation:
s/o
i
s´
s
0
1
0/0 1/1
i
0 1
1 1
0 1
s
0
1
-
0
o
0
1
Notation:
1 s/o
• Im Zustand s=1 wird immer 1
ausgegeben
• Der Automat verweilt für s=1
und i=1 im Zustand 1
• Der Automat wechselt von
s=1 für i=0 in den Zustand 0
i

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6. Gruppenübung Logischer Entwurf
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Darmstadt
6. Übung – Logischer Entwurf 3. Aufgabe 25
b2)
0/0
00
1/0
01
1/1
Notation:
rs
i/o
-/1
0/0
11
0/1
1/0
10
r´s´
r
0
0
1
1
s
0
1
0
1
i
0 1
00 01
10 11
00 11
00 00
o
r
0
0
1
1
s
0
1
0
1
i
0 1
0 0
0 1
1 0
1 1
6-7