Logik mit Gedächtnis : Sequentielle Logik

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Größe: px
Ab Seite anzeigen:

Download "Logik mit Gedächtnis : Sequentielle Logik"

Transkript

1 Logik mit Gedächtnis : Sequentielle Logik Schaltwerke Grundkomponenten zur Informationspeicherung: Flip-Flops Typische Schaltwerke Entwurf eines Schaltwerks Wintersemester 12/13 1

2 asynchrone und synchrone Schaltwerke 2 asynchrone Schaltwerke gesteuert durch Veränderung der Eingangssignale Zeitpunkt, an dem wieder stabile Ausgangssignale vorliegen, ist nur durch Gatterlaufzeit festgelegt aufwendiger Entwurf (Zeit ist Echtzeit ) sehr schnelle Schaltwerke möglich synchrone Schaltwerke gesteuert durch zentralen Takt Übernahme der Änderung eines Eingangssignals erfolgt nur zu festen Zeitpunkten einfacher, systematischer Entwurf (Zeit ist Taktzeit ) langsamste Komponente bestimmt maximale Taktfrequenz 2

3 Sequentielle Logik 3 Kombinatorische Logik wird durch Schaltnetze repräsentiert, die durch zyklenfreie Graphen dargestellt werden können es gibt keine Rückkopplungen! Eigenschaften: 1. Zustandslos: Ausgabe ist nur von der Eingabe abhängig; 2. One-Way: keine Rückkopplungen im Schaltnetz; 3. 0-Verzögerung: keine Berücksichtigung der Gatterlaufzeit. Frage: Können wir die bisherigen Konzepte und Techniken der logischen Schaltungen einsetzen, um wesentliche Elemente eines Rechners zu beschreiben wie z.b. : - Ablaufsteuerungen? - Speicherelemente - Takterzeuger Welche Eigenschaften müssen hinzugefügt werden? 3

4 Schaltwerke 4 Was geschieht in einer digitalen Schaltung bei der Rückkopplung eines Gatterausganges? Beispiel 1: rückgekoppeltes UND-Gatter A(t) Y(t) A(t) Y(t)? A(t) Y(t) Y(t+ t) Y(t+2 t) Y(t+3 t) Berücksichtigung von ZEIT!! 4 A(t) Y(t+ t) Y(t+2 t) Y(t+3 t) 1 Y(t) Y(t) Y(t) 0 Y(t) Y(t) Y(t)

5 Schaltwerke 5 Was geschieht in einer digitalen Schaltung bei der Rückkopplung eines Gatterausganges? Beispiel 1: rückgekoppeltes UND-Gatter A(t) Y(t) A(t) Y(t)? A(t) Y(t) Y(t+ t) Y(t+2 t) Y(t+3 t) A(t) Y(t+ t) Y(t+2 t) Y(t+3 t) 1 Y(t) Y(t) Y(t)

6 Schaltwerke 6 Was geschieht in einer digitalen Schaltung bei der Rückkopplung eines Gatterausganges? Beispiel 2: rückgekoppeltes ODER-Gatter A(t) Y(t) A(t) Y(t)? A(t) Y(t) Y(t+ t) Y(t+2 t) Y(t+3 t) A(t) Y(t+ t) Y(t+2 t) Y(t+3 t) 1 Y(t) Y(t) Y(t) 0 Y(t) Y(t) Y(t) 6

7 Schaltwerke 7 Was geschieht in einer digitalen Schaltung bei der Rückkopplung eines Gatterausganges? Beispiel 2: rückgekoppeltes ODER-Gatter A(t) Y(t) A(t) Y(t)? A(t) Y(t) Y(t+ t) Y(t+2 t) Y(t+3 t) A(t) Y(t+ t) Y(t+2 t) Y(t+3 t) Y(t) Y(t) Y(t) 7

8 Schaltwerke 8 Ereignisspeicher e1 e2 e3 e4 e5 initialisieren 8

9 Schaltwerke 9 Was geschieht in einer digitalen Schaltung bei der Rückkopplung eines Gatterausganges? Beispiel 3: rückgekoppeltes NOR-Gatter A(t) Y(t) A(t) Y(t)? die Schaltung schwingt wenn A= 0! A(t) Y(t) Y(t+ t) Y(t+2 t) Y(t+3 t) A(t) Y(t+ t) Y(t+2 t) Y(t+3 t) Y(t) Y(t) Y(t) Berücksichtigung der Gatterverzögerung notwendig! 9

10 RS Flip-Flop 10 Interpretiert man R mit Reset, Löschen und S mit Set, Setzen so ergibt sich ein RS Flip-Flop bei Vermeidung von S = R = 1 liegen stabile Zustände vor; eine bistabile Kippstufe kann einen binären Wert speichern! 10

11 RS Flip-Flop 11 Einsatz eines RS-Flipflops: Speichern eines kurzzeitigen Wertes Beispiel: Setzen einer Warnlampe bei kurzzeitiger Temperaturüberschreitung, manuelles Rücksetzen Zeitverhalten eines RS Flip-Flops: 11

12 RS Flip-Flop 12 RS Flip-Flop mit NAND R Q S Q nicht erlaubt 1 0 Q(t) 12

13 13 13

14 asynchrone und synchrone Schaltwerke 14 Das Dilemma asynchroner Schaltwerke oder die Frage: Wozu Takt? Kombinatorisches Schaltnetz 1 S Q Wann sind am Ausgang Q gültige Werte sichtbar? R Q Kombinatorisches Schaltnetz 2 KS 3 KS 1 KS 2 KS 3 Q 14

15 Getaktetes RS Flip-Flop 15 Transfer Zustandsspeicherung R Q Takt Q S 15

16 Getaktetes RS Flip-Flop 16 getaktetes RS Flip-Flop (RS-Latch): Synchrone Schaltung: Signale an R und S werden nur übernommen, wenn Taktsignal Clk aktiv ist bei Clk = 0 sind R und S irrelevant (d = don t care ) bei Clk = 1 stellt sich der neue Folgezustand Q ein 16

17 Getaktetes RS Flip-Flop 17 Zeitverhalten eines getakteten RS Flip-Flops: Impulse auf den Eingangsleitungen R und S während der nichtaktiven Phase (Clk = 0) bleiben unberücksichtigt während aktiver Taktphase (Clk = 1) sind mehrere Zustands-änderungen möglich! 17

18 Getaktetes RS Flip-Flop 18 ein getaktetes RS Flip-Flop läßt sich auch ausschließlich mit NAND-Gattern realisieren: die Ausgänge Q und Q sind hierbei jedoch vertauscht! (vgl. de Morgansches Gesetz) 18

19 Getaktetes RS Flip-Flop 19 Takt Versuch: Realisierung eines Schieberegisters E1 S Q S Q S Q S Q E2 R Q R Q R Q R Q Pegel-getriggertes (Level-triggered) Flip-Flop. Problem: Mehrere Änderungen sind während eines Zeitintervalls möglich. Gewünscht: Flip-Flop Variante, die Änderungen nur zu einem definierten Zeitpunkt zuläßt 19

20 Getaktetes RS Flip-Flop 20 durch die Möglichkeit mehrerer Zustandsänderungen in einer Taktphase ist das getaktete RS Flip-Flop für viele Anwendungen ungeeignet Beispiel: Rückkopplung vom Ausgang des Flip-Flops zu den Eingängen über ein Schaltnetz selbst bei kurzen Taktphasen sind mehrere ungewollte Rückkopplungen je Takt möglich 20

21 Master-Slave Flip-Flop 21 ein Master-Slave RS Flip-Flop besteht aus 2 hintereinander-geschalteten getakteten RS Flip-Flops (als Master und als Slave bezeichnet) zusätzlicher Inverter negiert Taktsignal für Slave Master übernimmt Eingangswerte bei Clk = 1 ( Slave ändert sich nicht) Slave übernimmt Werte vom Master bei Clk = 0 ( Master ändert sich nicht) 21

22 Master-Slave Flip-Flop 22 durch spezielle Schaltungstechnik kann erreicht werden, daß auch die Eingangsleitungen nur bei steigender Flanke oder bei fallender Flanke berücksichtigt werden! positiv oder negativ flankengetriggertes RS Flip-Flop (positive Flanke = steigende Flanke, negative Flanke = fallende Flanke) 22

23 Master-Slave Flip-Flop 23 Zeitverhalten des Master-Slave RS Flip-Flops: Master akzeptiert Änderungen an R und S während Clk = 1, Slave übernimmt Q Master bei folgender fallender Taktflanke! 23

24 D Flip-Flops 24 D (von Delay) Flip-Flop: bei Clk = 1 wird intern S = D und R = D gesetzt hierdurch wird der unerlaubte Zustand R = S = 1 stets vermieden! bei Clk = 0 bleibt Zustand unverändert bei Clk = 1 ergibt sich der neue Folgezustand Q = D 24

25 D Flip-Flops 25 Flankengetriggertes D Flip-Flop (Latch): D Flip-Flops werden meistens nur in der flankengetriggerten Version benutzt, d.h. lediglich bei Auftreten der entsprechenden Taktflanke wird das Signal vom Eingang D übernommen D Flip-Flop mit positiver Flankentriggerung: D Flip-Flop mit negativer Flankentriggerung: 25

26 Master-Slave Flip-Flop 26 Takt 2. Versuch: Realisierung eines Schieberegisters mit Master-Slave D-Flip-Flops E1 S Q S Q S Q S T T T T R Q R Q R Q R Q Q Mit jedem Takt werden Binärwerte um eine Position nach rechts geschoben Anwendungen: Seriell-/Parallelwandlung, Teil arithmetischer Operationen 26

27 Schaltwerke mit D Flip-Flops 27 Rechts- Links Schieberegister mit paralleler Ladeoption E0 RE E1 E2 E3 LE S0 S1 Steuersignale: 4 zu 1 Multiplexer 4 zu 1 Multiplexer 4 zu 1 Multiplexer 4 zu 1 Multiplexer S1 S Operation+ 0 0 keine Veränderung 0 1 nach links schieben 1 0 nach rechts schieben D X D X D X D X 1 1 paralleles Laden X' X' X' X' Takt Dateneingänge: A0 A1 A2 A3 E0..E3 : RE: LE: Parallele Ladeeingänge Eingang Rechtsshift Eingang Linksshift 27

28 Schaltwerke mit D Flip-Flops 28 flankengetriggerte D Flip-Flops dienen als Grundbaustein für ein n-bit Register: Daten vom Datenbus werden bei steigender Flanke des LOAD- Signals in das Register geladen 28

29 JK Flip-Flops 29 JK Flip-Flop: basierend auf flankengetriggertem RS Flip-Flop jedoch Nutzung der nicht benötigten Eingangskombination 1, 1 für eine Invertierung von Q ( Toggle ) 29

30 Typische Schaltwerke 30 Asynchroner 3-Bit Binärzähler: zählt fallende Taktflanken! Zeitverhalten: = Verzögerung eines flankengetriggerten JK-Flipflops legt maximale Taktfrequenz fest 30

31 Beschreibung von Flip-Flops 31 WAHRHEITSTABELLE (englisch: characteristic table): zeigt den Zustand nach einem Takt (wurde bisher verwendet) INVERTIERTE WAHRHEITSTABELLE (englisch: excitation table) (auch Zustandsübergangstabelle): zeigt die Eingaben, die notwendig sind, um eine bestimmte Zustandsänderung herbeizuführen. RS Flip-Flop S X Eingaben Ausgaben R X' Wahrheitstabelle S R X(t + 1) 0 0 X(t) nicht definiert Invertierte Wahrheitstabelle X(t) X(t + 1) S R d d 0 31

32 Beschreibung von Flip-Flops 32 Wahrheitstabelle Invertierte Wahrheitstabelle JK Flip-Flop J X K X' J K X(t + 1) 0 0 X(t) X'(t) X(t) X(t + 1) J K d d 1 0 d d 0 D Flip-Flop D X X' D X(t + 1) X(t) X(t + 1) D

33 Entwurf sequentieller Schaltwerke 33 Eingaben Kombinatorischer Schaltkreis Ausgaben gespeicherte Werte Folgezustand ergibt sich aus dem momentanen Zustand in Form gespeicherter Werte und den Eingaben. Formal kann das Schaltwerk als endlicher Automat beschrieben werden. Graphendarstellung als Zustandsdiagramm eignet sich als High Level Spezifikation. 33

34 Entwurf eines Schaltwerks 34 Wie kann man systematisch ein synchrones Schaltwerk ausgehend von der Problembeschreibung entwerfen? Verwendung eines endlichen Zustandsautomaten als zugrunde liegendes Modell Automat ist gekennzeichnet durch: beliebige (jedoch endliche) Menge von Zuständen Zustandsübergänge in jedem Takt abhängig von Eingangssignalen Ausgangssignale werden durch ein Schaltnetz generiert 34

35 Entwurf sequentieller Schaltwerke 35 Beispiel Codeschloß: Code: 7022 E 7 Start A E = 7 open E E 0 B E = 2 E 2 E 2 E = 0 D C E = 2 35

36 Entwurf eines Schaltwerks 36 Beispiel 1: Ein Binärsequenz-Detektor erkannt mit steigender Flanke Verhalten: 3 aufeinanderfolgende Einsen sollen erkannt werden. Takt Eingabe E Ausgabe A Zustandsdiagramm: E = 0 A = 0 Anfangszustand E = 1 A = 0 E = 1 A = 0 E = 1 A = 1 A B C D E = 0 A = 0 E = 0 A = 0 E = 0 A = 0 E = 1 A = 1 36

37 Entwurf eines Schaltwerks 37 Zustandstabellen: E = 0 A = 0 Anfangszustand E = 1 A = 0 E = 1 A = 0 E = 1 A = 1 A B C D 00 A 01 B 10 C 11 D E = 0 A = 0 E = 0 A = 0 E = 0 A = 0 E = 1 A = 1 Zustände wie in Abb. bezeichnet jetziger Zustand nächster Zustand Nächster Zustand Ausgaben Ausgabe E = 0 E = 1 E = 0 E = 1 A A B 0 0 B A C 0 0 C A D 0 1 D A D 0 1 Zustände kodiert 2 Flip-Flops jetziger Zustand nächster Zustand Ausgaben Jetziger Nächster Zustand Ausgabe Zustand E = 0 E = 1 E = 0 E = 1 FG FG FG A A

38 Entwurf eines Schaltwerks 38 E = 0 A = 0 Anfangszustand E = 1 A = 0 E = 1 A = 0 E = 1 A = 1 A B C D 00 A 01 B 10 C 11 D E = 0 A = 0 E = 0 A = 0 E = 0 A = 0 E = 1 A = 1 Ausgabe A Realisierung mit D Flip-Flops Eingabe E DF D F F' WT D X(t + 1) Gatter? DG D G G' WT (invertiert) X(t) X(t + 1) D Takt 38

39 Entwurf eines Schaltwerks 39 E = 0 A = 0 Anfangszustand E = 1 A = 0 E = 1 A = 0 E = 1 A = 1 A B C D 00 A 01 B 10 C 11 D E = 0 A = 0 E = 0 A = 0 E = 0 A = 0 E = 1 A = 1 Ausgabe A Eingabe E DF D F F' Gatter? DG D G G' Takt 39

40 Entwurf eines Schaltwerks 40 Ausgabe A Eingabe E Gatter DF D F DG F' D G jetziger Zustand nächster Zustand Ausgaben Jetziger Nächster Zustand Ausgabe Zustand E = 0 E = 1 E = 0 E = 1 FG FG FG A A G' Takt A = EFG + EFG 40

41 Entwurf eines Schaltwerks 41 Eingabe E Gatter DF D F DG F' D G Ausgabe A jetziger Zustand nächster Zustand Ausgaben Jetziger Nächster Zustand Ausgabe Zustand E = 0 E = 1 E = 0 E = 1 FG FG FG A A G' A = EFG + EFG = EF DF = EFG + EFG + EFG = EF + EG Takt DG = EFG + EFG + EFG = EF + EG 41

42 Entwurf eines Schaltwerks 42 Der Binärsequenz-Detektor Ausgabe A Ausgabe A Eingabe E Gatter DF D F DG F' D G E F G DF D F DG F' D G G' G' G' Takt Takt 42

43 Entwurf eines Schaltwerks Schritt: Spezifikation des Zustandsdiagramms 2. Schritt: Zuordnung von Zuständen zu Flip-Flop Belegungen (Assignment) 3. Schritt: Erstellung der Wahrheitstafel für Zustände und Ausgaben 4. Schritt: Ableitung einer KNF oder DNF 5. Schritt: Minimierung 43

44 Entwurf eines Schaltwerks 44 Mealy-Automat: nach G. Mealy (IBM) allgemeiner Aufbau: Eingabelogik wie beim Moore-Automaten Ausgabe Y hängt jedoch durch die Ausgabelogik vom aktuellen Zustand und vom Eingabesignal E ab 44

45 Entwurf eines Schaltwerks 45 Moore-Automat: nach E. Moore (Bell Labs) allgemeiner Aufbau: Eingabelogik bestimmt Zustandsübergänge, die von den Eingabesignalen E und vom aktuellen Zustand abhängen Ausgabelogik bestimmt Ausgabe Y, die nur vom aktuellen Zustand abhängt 45

46 Entwurf eines Schaltwerks 46 Ein Zustandsdiagramm ist Darstellung einer Aufgabenstellung als gerichteter, zyklischer Graph, wobei die Knoten den Zuständen und die Kanten den Zustandübergängen entsprechen. Zustandsdiagramm für einen Mealy-Automaten Knoten: Markierung S gibt nur die Bezeichnung des Zustands an Kanten: Markierung E/A mit der für den jeweiligen Zustandsübergang erforderlichen Eingabe E = E 1 E 2... E m und der resultierenden Ausgabe A = A 1 A 2... A n. Zustandsdiagramm für einen Moore-Automaten Knoten: Markierung S/A gibt Bezeichnung des Zustands S und die zugehörige Ausgabe A = A 1 A 2... A n an Kanten: Markierung mit der für den jeweiligen Zustandsübergang erforderlichen Eingabe E = E 1 E 2... E m. 46

47 Mealy und Moore Automaten 47 Mealy: E = 0 A = 0 Anfangszustand E = 1 A = 0 E = 1 A = 0 E = 1 A = 1 A B C D E = 0 A = 0 E = 0 A = 0 E = 0 A = 0 E = 1 A = 1 bereits in Zustand C wird bei E=1 A=1 erzeugt UND der Übergang nach D bewirkt. asynchron Moore: E = 0 A = 0 Anfangszustand E = 1 A = 0 E = 1 A = 0 E = 1 A = 1 A, A 0 B, E = 0 B 0 C, C 0 D, D 1 E=0 A = 0 E = 0 E=0 A = 0 E = 0 E=0 A = 0 E = 1 A = 1 E=0 E=1 E=1 E=1 E=1 Ausgabe erfolgt nur abhängig vom Zustand. Lediglich die Zustandsübergänge sind Eingabeabhängig. 47

48 Mealy und Moore Automaten 48 Mealy Moore jetziger Zustand nächster Zustand Jetziger Ausgab Ausgaben jetziger nächster Nächster Zustand Ausg. e Zustand Nächster Zustand E = 0 E = 1 E = 0 E = 1 A A B 0 0 B A C 0 0 C A D 0 1 D A D 0 1 Zustand E = 0 E = 1 A A A B 0 B A C 0 C A D 0 D A D 1 48

49 Entwurf eines Moore Automaten 49 Zustandstabelle Zuweisung der Flip-Flop Zustände jetziger Zustand nächster Zustand Ausg. Jetziger Nächster Zustand Ausgab e Zustand E = 0 E = 1 A A A B 0 B A C 0 C A D 0 D A D 1 jetziger Jetziger Zustand nächster Nächster Zustand Zustand E = 0 E = 1 Ausgab e A Ausg. FG FG FG

50 Entwurf eines Moore Automaten 50 jetziger Zustand Mealy nächster Zustand Ausgaben Jetziger Nächster Zustand Ausgabe Zustand E = 0 E = 1 E = 0 E = 1 FG FG FG A A jetziger Jetziger Zustand Moore nächster Nächster Zustand Zustand E = 0 E = 1 Ausgab Ausg. e A FG FG FG A = EF abhängig vom Zustand UND E identisch, d.h. keine Änderungen am Eingabeschaltnetz A = FG nur vom Zustand abhängig 50

51 Entwurf eines Moore Automaten 51 Mealy Ausgabe A Moore E F G D F F' D G E F G D F F' D G Ausgabe A G' G' G' G' Takt Eingabe- Schaltnetz Takt Ausgabe- Schaltnetz 51

52 Entwurf eines Schaltwerks 52 Vorgehensweise: 1. Erstellen eines Zustandsdiagramms 2. Erstellen einer Zustandstabelle 3. Auswahl einer binären Zustandskodierung und Generierung einer binären Zustandstabelle 4. Auswahl eines Flip-Flop Typs und Ermittlung der für jeden Zustandsübergang benötigten Flip-Flop Ansteuerungen 5. Ermittlung der Ausgabegleichungen 6. Minimierung der Ansteuer- und Ausgabegleichungen 7. Realisierung des Schaltwerks 52

53 Vergleich Moore- und Mealy-Automat 53 sowohl Moore-Automat als auch Mealy-Automat zum Entwurf beliebiger Schaltwerke geeignet Vorteile Moore-Automat: taktsynchrone Ausgabe A, asynchron auftretende Störungen der Eingabesignale wirken sich nicht auf A aus geringerer Schaltungsaufwand für Ausgabelogik, wenn Ausgabe A eigentlich nur vom Zustand abhängt Vorteile Mealy-Automat: schnellere Reaktion auf Veränderung der Eingabesignale E Realisierung ist mit einer kleineren Anzahl an Zuständen möglich, wenn mehrere Zustandsübergänge zu einem Zustand verschiedene Ausgaben erfordern 53

54 ??? Hat der Typ des gewählten Flip-Flops Auswirkungen auf den Entwurf? 2. Können Automaten minimiert, d.h. die Anzahl der Zustände verringert werden? 3. Ist das resultierende Schaltwerk dann einfacher? 4. Welche Auswirkungen hat die Zuordnung von Automatenzuständen zu den Flip-Flop Zuständen? Assignment Problem 54

55 Beisp. Realisierung des Detektors mit JK-FF 55 mit D-Flip-Flops mit JK-Flip-Flops Ausgabe A Ausgabe A G D F J F E F' E K F F D G J G G' G' K G Takt Takt 55

56 ??? Hat der Typ des gewählten Flip-Flops Auswirkungen auf den Entwurf? 2. Können Automaten minimiert, d.h. die Anzahl der Zustände verringert werden? Ist das resultierende Schaltwerk dann einfacher? 1. Welche Auswirkungen hat die Zuordnung von Automatenzuständen zu den Flip-Flop Zuständen? Assignment Problem 56

57 Reduktion von Zuständen 57 im Moore-Automat können Zustände mit gleichen Ausgaben und gleichen Folgezuständen zusammengefasst werden Beispiel: Automat zur Erkennung von 110 oder 100 Einsparung eines Flip-Flops! im Mealy-Automat sind Zustände mit gleichen Folgezuständen und gleichen Ausgaben bei den Übergängen zusammenfassbar 57

58 ??? Hat der Typ des gewählten Flip-Flops Auswirkungen auf den Entwurf? 2. Können Automaten minimiert, d.h. die Anzahl der Zustände verringert werden? Ist das resultierende Schaltwerk dann einfacher? 1. Welche Auswirkungen hat die Zuordnung von Automatenzuständen zu den Flip-Flop Zuständen? Assignment Problem 58

59 Lernziele 59 Begriffe: asynchrones/synchrones Schaltwerk, sequentielle Logik, Zustandsdiagramm, Mealy/Moore-Automat,... RS Flip-Flop, Master/Slave RS Flip-Flop, JK Flip-Flop, D Flip-Flop: Wahrheitstabellen, Funktionsweise, Zeitverhalten ungetaktete, pegel- und flankengetriggerte Flip-Flops einfache Schaltwerke n-bit Register, n-bit Schieberegister asynchrone n-bit Zähler systematischer Entwurf eines synchronen Schaltwerks aus einer Problembeschreibung als Moore-Automat als Mealy-Automat 59

60 60 60

61 61 61

62 Asynchrones Schaltnetz mit RS-FF 62 62

63 RS-FF 63 63

64 64 Shift-Register 1. Versuch 64

65 Flanken-getriggerte Flip-Flops 65 65

66 Shift-Register mit flankengetriggerten D-FF 66 66

67 67 67

68 68 68

69 Asynchrone Zähler 69 asynchroner (vorwärts-) Zähler asynchroner (rückwärts-) Zähler Bei asynchronen Zählern ist es wichtig, auf welche Flanke getriggert wird! 69

70 Synchroner up-down-counter 70 Multiplexer 70

Sequentielle Logik. Einführung in die Technische Informatik Falko Dressler, Stefan Podlipnig Universität Innsbruck

Sequentielle Logik. Einführung in die Technische Informatik Falko Dressler, Stefan Podlipnig Universität Innsbruck Sequentielle Logik Einführung in die Technische Informatik Falko Dressler, Stefan Podlipnig Universität Innsbruck Übersicht Schaltwerke Flip-Flops Entwurf eines Schaltwerks Zähler Realisierung Sequentielle

Mehr

D Sequentielle Logik. D Sequentielle Logik. 1 Schaltwerke (2) 1 Schaltwerke. Einordnung in das Schichtenmodell:

D Sequentielle Logik. D Sequentielle Logik. 1 Schaltwerke (2) 1 Schaltwerke. Einordnung in das Schichtenmodell: inornung in as Schichtenmoell:. Schaltwerke 2. RS Flip-Flop 3. Weitere Flip-Flops 4. Typische Schaltwerke 5. ntwurf eines Schaltwerks Technische Informatik I, SS 23-2 Schaltwerke in er kombinatorischen

Mehr

Schaltwerke Schaltwerk

Schaltwerke Schaltwerk Schaltwerke Bisher habe wir uns nur mit Schaltnetzen befasst, also Schaltungen aus Gattern, die die Ausgaben als eine Funktion der Eingaben unmittelbar (durch Schaltvorgänge) berechnen. Diese Schaltnetze

Mehr

C. Sequentielle Logik

C. Sequentielle Logik C. Sequentielle Logik C.1. Einordnung Schaltungen mit innerem Zustand. Nächster Zustand nach jeweils t. Im Prinzip getaktete Schaltungen. Speichernde Schaltungen. Grosser Zustandsraum. Höhere Informatik

Mehr

Grundlagen der Informatik 2. Grundlagen der Digitaltechnik. 5. Digitale Speicherbausteine

Grundlagen der Informatik 2. Grundlagen der Digitaltechnik. 5. Digitale Speicherbausteine Grundlagen der Informatik 2 Grundlagen der Digitaltechnik 5. Digitale Speicherbausteine Prof. Dr.-Ing. Jürgen Teich Dr.-Ing. Christian Haubelt Lehrstuhl für Hardware-Software Software-Co-Design Grundlagen

Mehr

Digitaltechnik II SS 2007

Digitaltechnik II SS 2007 Digitaltechnik II SS 27 2. Vorlesung Klaus Kasper Inhalt Schaltnetz vs. Schaltwerk NAND SR-Flip-Flop NOR SR-Flip-Flop Master-Slave Flip-Flop Zustandsdiagramm Flip-Flop Zoo Schaltnetze vs. Schaltwerke Schaltnetz:

Mehr

Praktikum Digitaltechnik

Praktikum Digitaltechnik dig Datum : 1.06.2009 A) Vorbereitungsaufgaben 1) Was unterscheidet sequentielle und kombinatorische Schaltungen? Kombinatorische ~ Sequentielle ~ Ausgänge sind nur vom Zustand der Eingangsgrößen abhängig

Mehr

Grundlagen der Rechnerarchitektur

Grundlagen der Rechnerarchitektur Grundlagen der Rechnerarchitektur [CS3100.010] Wintersemester 2014/15 Heiko Falk Institut für Eingebettete Systeme/Echtzeitsysteme Ingenieurwissenschaften und Informatik Universität Ulm Kapitel 3 Sequentielle

Mehr

Teil 1: Digitale Logik

Teil 1: Digitale Logik Teil : Digitale Logik Inhalt: oolesche lgebra kombinatorische Logik sequentielle Logik kurzer Exkurs technologische Grunlagen programmierbare logische austeine Technische Informatik I, SS 2 Sequentielle

Mehr

Übung 1 RS-FFs mit NOR- oder NAND-Gattern

Übung 1 RS-FFs mit NOR- oder NAND-Gattern Übung 1 RS-FFs mit NOR- oder NAND-Gattern Übungsziel: Aufbau eines RS-Flipflops mit NOR- oder NAND-Gattern Wahrheitstabelle: S (Setzen) R (Rücksetzen) Q m (Aktueller Zustand) Q m+1 (Nächster Zustand) 0

Mehr

Hochschule Emden / Leer. Ausarbeitung. Speicherung digitaler Signale

Hochschule Emden / Leer. Ausarbeitung. Speicherung digitaler Signale Hochschule Emden / Leer Ausarbeitung Thema: Speicherung digitaler Signale eingereicht von: Jens Fresenborg Inhaltsverzeichnis 1 Speicherung Digitaler Signale 1 2 Asynchrone Speicherelemente 1 2.1 RS-Flip-Flop

Mehr

Speicherung von Signalen - Flipflops, Zähler, Schieberegister

Speicherung von Signalen - Flipflops, Zähler, Schieberegister Lehrbehelf für Prozessregelung und echnerverbund, 3. Klasse HTL Speicherung von Signalen - Flipflops, Zähler, Schieberegister S - Flipflop Sequentielle Schaltungen unterscheiden sich gegenüber den kombinatorischen

Mehr

Grundtypen Flip-Flops

Grundtypen Flip-Flops FLIP-FLOPs, sequentielle Logik Bei den bislang behandelten Logikschaltungen (Schaltnetzen) waren die Ausgangsgrößen X, Y... zu jeder Zeit in eindeutiger Weise durch die Kombination der Eingangsvariablen

Mehr

Einteilung der Kippschaltungen (Schaltwerke) (=Flipflops)

Einteilung der Kippschaltungen (Schaltwerke) (=Flipflops) 6. Sequentielle Schaltungen: 6.1. Grundsätzliche Aussage zu Flipflop Unterschiede zwischen kombinatorischen und sequentiellen Schaltungen: Kombinatorische Schaltungen: - Ausgänge sind nur vom Zustand der

Mehr

III. Asynchrone und synchrone Schaltwerke

III. Asynchrone und synchrone Schaltwerke Ein asynchrones Schaltwerk entsteht dadurch, daß an bei eine Schaltnetz SN1 indestens eine Ausgang auf die Eingänge rückkoppelt. Das Verhalten des Schaltwerks ist dait nicht nur von den Eingangsgrößen

Mehr

Teil 1: Digitale Logik

Teil 1: Digitale Logik Teil : igitale Logik Inhalt: oolesche lgebra kombinatorische Logik sequentielle Logik kurzer Exkurs technologische Grunlagen programmierbare logische austeine Technische Informatik I, SS 2 Sequentielle

Mehr

Praktikum Grundlagen der Elektronik

Praktikum Grundlagen der Elektronik Praktikum Grundlagen der Elektronik Versuch EP 7 Digitale Grundschaltungen Institut für Festkörperelektronik Kirchhoff - Bau K1084 Die Versuchsanleitung umfasst 7 Seiten Stand 2006 Versuchsziele: Festigung

Mehr

Speicherung digitaler Signale

Speicherung digitaler Signale Speicherung digitaler Signale von Fabian K. Grundlagen Flipflops Bisher: Schaltungen ohne Speichermöglichkeit Jetzt: Speichermöglichkeit durch Flipflops Flipflops Grundlagen Flipflops Was sind Flipflops?

Mehr

Hardwarearchitekturen und Rechensysteme

Hardwarearchitekturen und Rechensysteme Lehrstuhl für Eingebettete Systeme Hardwarearchitekturen und Rechensysteme Asynchrone sequenzielle Schaltungen (asynchrone Schaltwerke) Folien zur Vorlesung Hardwarearchitekturen und Rechensysteme von

Mehr

Kapitel 4 Schaltungen mit Delays (Schaltwerke) Literatur: Oberschelp/Vossen, Kapitel 4. Kapitel 4: Schaltungen mit Delays Seite 1

Kapitel 4 Schaltungen mit Delays (Schaltwerke) Literatur: Oberschelp/Vossen, Kapitel 4. Kapitel 4: Schaltungen mit Delays Seite 1 Kapitel 4 Schaltungen mit Delays (Schaltwerke) Literatur: Oberschelp/Vossen, Kapitel 4 Kapitel 4: Schaltungen mit Delays Seite 1 Schaltungen mit Delays Inhaltsverzeichnis 4.1 Einführung 4.2 Addierwerke

Mehr

Aufbau und Funktionsweise eines Computers - II

Aufbau und Funktionsweise eines Computers - II Aufbau und Funktionsweise eines Computers - II Schaltwerke Schaltwerke Bei Schaltnetzen: Ausgabe hängt nur von der aktuellen Eingabe ab. Bei Schaltwerken: Ausgabe hängt zusätzlich von endlich vielen vorausgegangenen

Mehr

Flip Flops allgemein - Digitale Signalspeicher

Flip Flops allgemein - Digitale Signalspeicher INFORMATION: Flip Flops allgemein - Digitale Signalspeicher Jede elektronische Schaltung, die zwei stabile elektrische Zustände hat und durch entsprechende Eingangssignale von einem Zustand in einen anderen

Mehr

das Ausgabealphabet [Fehler im Skript korrigiert (Schiffmann256)] -Z=z 1

das Ausgabealphabet [Fehler im Skript korrigiert (Schiffmann256)] -Z=z 1 Schaltwerke (13) - Automaten (13.1) α SCHALTWERKE (13) [04.06.02, Folie 481, Übungen 07] Schaltwerke sind wesentliche Funktionseinheiten eines Computers. Beispiele hierfür sind das Rechen- und das Leitwerk

Mehr

Protokoll zu Grundelemente der Digitaltechnik

Protokoll zu Grundelemente der Digitaltechnik Protokoll zu Grundelemente der Digitaltechnik Ronn Harbich 22. uli 2005 Ronn Harbich Protokoll zu Grundelemente der Digitaltechnik 2 Vorwort Das hier vorliegende Protokoll wurde natürlich mit größter Sorgfalt

Mehr

Angewandte Physik II: Elektronik

Angewandte Physik II: Elektronik Elektronik für Physiker Prof. Brunner SS 26 Angewandte Physik II: Elektronik 9. Schaltwerke. Monostabile Kippschaltung: Univibrator 2. Astabile Kippschaltung: Multivibrator 3. Bistabile Kippschaltung:

Mehr

<ruske.s@web.de> Oliver Liebold. NAND (negierte Undverknüpfung) L L H L H H H L H H H L

<ruske.s@web.de> Oliver Liebold. NAND (negierte Undverknüpfung) L L H L H H H L H H H L Elektronische Grundlagen Versuch E7, Grundelemente der Digitaltechnik Praktikumsgruppe IngIF, 04. Juni 2003 Stefan Schumacher Sandra Ruske Oliver Liebold

Mehr

9 Flipflops (FF) Basis-FF. (Auffang-FF, Latch) praxis verstehen chancen erkennen zukunft gestalten 9-1

9 Flipflops (FF) Basis-FF. (Auffang-FF, Latch) praxis verstehen chancen erkennen zukunft gestalten 9-1 9 Flipflops (FF) Digitale chaltungen Unterteilung der Flipflops: Es gibt bistabile, monostabile und astabile Kippstufen. Bistabile FF s werden als Flipflops bezeichnet. FF s weisen zwei stabile Zustände

Mehr

Institut für Informatik. Aufgaben zum Elektronik - Grundlagenpraktikum. 4. Praktikumskomplex - Schaltungen mit digitalen Speicherschaltkreisen

Institut für Informatik. Aufgaben zum Elektronik - Grundlagenpraktikum. 4. Praktikumskomplex - Schaltungen mit digitalen Speicherschaltkreisen UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Informatik Abt. Technische Informatik Dr. Hans-Joachim Lieske Aufgaben zum Elektronik - Grundlagenpraktikum 4. Praktikumskomplex - Schaltungen mit digitalen Speicherschaltkreisen

Mehr

Computertechnik 1. 4.3 Schaltwerke, Sequentielle Schaltungen. 4.3.2 Register. Register. Dr. Wolfgang Koch

Computertechnik 1. 4.3 Schaltwerke, Sequentielle Schaltungen. 4.3.2 Register. Register. Dr. Wolfgang Koch omutertechnik r. Wolfgang Koch 4.3 Schaltwerke, Sequentielle Schaltungen Seicher, Register... : Frühere Eingaben (innere Zustände) sielen eine Rolle (werden geseichert) Friedrich Schiller University Jena

Mehr

Kapitel 2. Elementare Schaltwerke. 2.1 RS-Flipflop

Kapitel 2. Elementare Schaltwerke. 2.1 RS-Flipflop Kapitel 2 Elementare Schaltwerke 2.1 RS-Flipflop Unter dem Gesichtspunkt der Stabilität betrachtet, wird der zweistufige analoge Transistorverstärker des Bildes 2.1 dann instabil, wenn die gestrichelt

Mehr

10. Elektrische Logiksysteme mit

10. Elektrische Logiksysteme mit Fortgeschrittenenpraktikum I Universität Rostock - Physikalisches Institut 10. Elektrische Logiksysteme mit Rückführung Name: Daniel Schick Betreuer: Dipl. Ing. D. Bojarski Versuch ausgeführt: 22. Juni

Mehr

2.5.1 Das Basis-Flipflop

2.5.1 Das Basis-Flipflop 2.5 Die Flipflops 137 2.5.1 Das Basis-Flipflop Basis-Flipflops sind nicht taktgesteuerte FF. ie sollen die Funktionen etzen, Löschen und peichern aufweisen. 1 - etzeing. (et) - Löscheing. (eset) 2 etzen:

Mehr

7.0 Endliche Zustandsautomaten und Steuerwerke

7.0 Endliche Zustandsautomaten und Steuerwerke 7.0 Endliche Zustandsautomaten und Steuerwerke Die Ziele dieses Kapitels sind: Aufbau und Funktionsweise von Schaltwerken zu verstehen Verschiedene Realisierungsmöglichkeiten von Schaltwerken mittels Zustandsautomaten

Mehr

16 Latches und Flipflops (Bistabile Kippstufen)

16 Latches und Flipflops (Bistabile Kippstufen) 6 Latches und Flipflops (Bistabile Kippstufen) Latches und Flipflops dienen als Speicherelemente in sequentiellen Schaltungen. Latches werden durch Pegel gesteuert (Zustandssteuerung). Bei der VHDL-Synthese

Mehr

Elektrische Logigsystem mit Rückführung

Elektrische Logigsystem mit Rückführung Mathias Arbeiter 23. Juni 2006 Betreuer: Herr Bojarski Elektrische Logigsystem mit Rückführung Von Triggern, Registern und Zählern Inhaltsverzeichnis 1 Trigger 3 1.1 RS-Trigger ohne Takt......................................

Mehr

- Zustandsvariable z i werden durch binäre Speicherelemente Flipflops FF realisiert, die entweder 1 gesetzt oder auf 0 rückgesetzt werden

- Zustandsvariable z i werden durch binäre Speicherelemente Flipflops FF realisiert, die entweder 1 gesetzt oder auf 0 rückgesetzt werden sequentielle Schaltungen: digitale Schaltung mit inneren Rückführungen sie haben eine zeitsequentielle Arbeitsweise, wobei die einzelnen diskreten Zeitpunkte durch innere Zustände repräsentiert werden

Mehr

Wintersemester 2001/2002. Hardwarepraktikum. Versuch 4: Sequentielle Systeme 1. - Toralf Zemlin - Swen Steinmann - Sebastian Neubert

Wintersemester 2001/2002. Hardwarepraktikum. Versuch 4: Sequentielle Systeme 1. - Toralf Zemlin - Swen Steinmann - Sebastian Neubert Hardwarepraktikum Wintersemester 2001/2002 Versuch 4: Sequentielle Systeme 1 - Toralf Zemlin - Swen Steinmann - Sebastian Neubert Aufgabenstellung: 2.1. Untersuchen Sie theoretisch und praktisch die Wirkungsweise

Mehr

Sequenzielle Schaltungen (1)

Sequenzielle Schaltungen (1) Sequenzielle Schaltungen () Sequenzielle Schaltung: Schaltung, deren Ausgänge sowohl von den momentan anliegenden als auch von früheren Eingangsbelegungen abhängen. Wesentliche Elemente einer CPU wie Register,

Mehr

FAKULTÄT FÜR INFORMATIK

FAKULTÄT FÜR INFORMATIK FAKULTÄT FÜ INFOMATIK TECHNICHE UNIVEITÄT MÜNCHEN Lehrstuhl für echnertechnik und echnerorganisation Prof. Dr. Arndt Bode Einführung in die echnerarchitektur Wintersemester 2015/2016 Zentralübung 10 08.01.2016

Mehr

Schaltungen Jörg Roth 197

Schaltungen Jörg Roth 197 Schaltungen Jörg Roth 197 2.2.2 Flipflops Flipsflops sind einfache rückgekoppelte Schaltungen, die jeweils ein einzelnes Bit speichern können. Es gibt verschiedene Typen, die sich im "Komfort" der Ansteuerung

Mehr

Digitaltechnik II SS 2007

Digitaltechnik II SS 2007 Digitaltechnik II SS 27 5. Vorlesung Klaus Kasper Inhalt Zyklische Folgeschaltung Asynchroner Zähler Synchroner Zähler Schaltungsanalyse Register Digitaltechnik 2 2 JKFlipFlop I Digitaltechnik 2 3 JKFlipFlop

Mehr

Flipflops. asynchron: Q t Q t+t

Flipflops. asynchron: Q t Q t+t Flipflops Ein Flipflop ist ein elementares Schaltwerk, das jeweils einen von zwei Zuständen ( 0 und 1 ) annimmt. Es hat zwei komplementäre Ausgänge ( Q und Q ), die den internen Zustand anzeigen. (Falls

Mehr

Lösung 3.1 Schaltalgebra - Schaltnetze (AND, OR, Inverter)

Lösung 3.1 Schaltalgebra - Schaltnetze (AND, OR, Inverter) Lösung 3.1 Schaltalgebra - Schaltnetze (AND, OR, Inverter) Folgende Darstellung der Funktionen als Zusammenschaltung von AND-, OR- und Invertergattern ist möglich: a) F = X ( Y Z) b) F = EN ( X Y) ( Y

Mehr

Versuch 3: Sequenzielle Logik

Versuch 3: Sequenzielle Logik Versuch 3: Sequenzielle Logik Versuchsvorbereitung 1. (2 Punkte) Unterschied zwischen Flipflop und Latch: Ein Latch ist transparent für einen bestimmten Zustand des Taktsignals: Jeder Datensignalwechsel

Mehr

Q R. reset (R) set (S) unzulässig! Unkontrollierte Rückkopplung von Gatterausgängen auf Gattereingänge führt zu logisch "inkonsistentem" Verhalten!

Q R. reset (R) set (S) unzulässig! Unkontrollierte Rückkopplung von Gatterausgängen auf Gattereingänge führt zu logisch inkonsistentem Verhalten! Schaltwerke Schaltwerke 22 Prof. Dr. Rainer Manthey Informatik II Schaltwerke: Übersicht generelles Problem grösserer Schaltnetze: Länge der Laufzeiten wird relevant Notwendigkeit der Zwischenspeicherung

Mehr

Computertechnik 1. 4.3 Schaltwerke, Sequentielle Schaltungen. Flip-Flops (FF) 4.3.1 Flip-Flops (FF) Dr. Wolfgang Koch

Computertechnik 1. 4.3 Schaltwerke, Sequentielle Schaltungen. Flip-Flops (FF) 4.3.1 Flip-Flops (FF) Dr. Wolfgang Koch omputertechnik r. Wolfgang Koch 4.3 chwerke, equentielle chungen peicher, egister... : Frühere Eingaben (innere Zustände) spielen eine olle (werden gespeichert) Friedrich chiller University ena epartment

Mehr

Das große All-in-All CPLD/FPGA Tutorial

Das große All-in-All CPLD/FPGA Tutorial Das große All-in-All CPLD/FPGA Tutorial Mit diesem Tutorial sollen die ersten Schritte in die Welt der programmierbaren Logik vereinfacht werden. Es werden sowohl die Grundlagen der Logik, die benötigte

Mehr

9 Multiplexer und Code-Umsetzer

9 Multiplexer und Code-Umsetzer 9 9 Multiplexer und Code-Umsetzer In diesem Kapitel werden zwei Standard-Bauelemente, nämlich Multiplexer und Code- Umsetzer, vorgestellt. Diese Bausteine sind für eine Reihe von Anwendungen, wie zum Beispiel

Mehr

GTI ÜBUNG 10 FLIPFLOPS UND AUTOMATEN

GTI ÜBUNG 10 FLIPFLOPS UND AUTOMATEN GTI ÜBUNG FLIPFLOPS UND AUTOMATEN Aufgabe Flipflps 2 Beschreibung In dieser Aufgabe sllen die Eigenschaften ausgesuchter Flipflpschaltungen untersucht werden. Die Verzögerungszeit eines jeden Lgikgatters

Mehr

Versuch P1-63 Schaltlogik Vorbereitung

Versuch P1-63 Schaltlogik Vorbereitung Versuch P1-63 Schaltlogik Vorbereitung Gruppe Mo-19 Yannick Augenstein Versuchsdurchführung: 16. Januar 2012 1 Inhaltsverzeichnis Einführung 3 1 Grundschaltungen 3 1.1 AND.......................................

Mehr

Teil 1: Digitale Logik

Teil 1: Digitale Logik Teil 1: Digitale Logik Inhalt: Boolesche Algebra kombinatorische Logik sequentielle Logik kurzer Exkurs technologische Grundlagen programmierbare logische Bausteine 1 Analoge und digitale Hardware bei

Mehr

C. Sequentielle Logik

C. Sequentielle Logik C. Sequentielle Logik C.1. Einordnung Schaltungen mit innerem Zustand. Nächster Zustand nach jeweils t. Im Prinzip getaktete Schaltungen. Speichernde Schaltungen. Grosser Zustandsraum. Höhere Informatik

Mehr

DuE-Tutorien 17 und 18

DuE-Tutorien 17 und 18 DuE-Tutorien 17 und 18 Tutorien zur Vorlesung Digitaltechnik und Entwurfsverfahren Christian A. Mandery TUTORIENWOCHE 11 AM 27.01.2012 KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum

Mehr

Vorlesung Rechnerstrukturen Winter 2002/03. 3b. Endliche Automaten. Modellierung und Realisierung von Steuerungen

Vorlesung Rechnerstrukturen Winter 2002/03. 3b. Endliche Automaten. Modellierung und Realisierung von Steuerungen Rechnerstrukturen 3b. Endliche Automaten Ziele Modellierung und Realisierung von Steuerungen Beispiele Autoelektronik: ABS-System Consumer: Kamera, Waschmaschine, CD-Player, Steuerung technischer Anlagen

Mehr

Protokoll zum Versuch Flip-Flop

Protokoll zum Versuch Flip-Flop Naturwissenschaft Torben Pfaff Protokoll zum Versuch Flip-Flop Praktikumsbericht / -arbeit Praktikum zu Elektronische Bauelemente und Schaltungstechnik Protokoll zum Versuch Flip-Flop Versuch Flip-Flop

Mehr

Lösung Versuch Nr. 4

Lösung Versuch Nr. 4 Digitaltechnik Praktikum 1.Sem. IIIB 1 ETHZ D-ITET Institut für Elektronik Lösung Versuch Nr. 4 1: Latches 1. RS Latch. Legen Sie ein neues Grafik Editor File rs_latch.gdf an (dieses und alle weiteren

Mehr

Tietze, Schenk: Halbleiterschaltungstechnik (Kap. 10) Keller / Paul: Hardwaredesign (Kap. 5) L. Borucki: Digitaltechnik (Kap.

Tietze, Schenk: Halbleiterschaltungstechnik (Kap. 10) Keller / Paul: Hardwaredesign (Kap. 5) L. Borucki: Digitaltechnik (Kap. 6 Versuch Nr. 5 6.1 Anmerkungen zum Versuch Nr. 5 In den bisherigen Versuchen haben Sie sich mit kombinatorischen Schaltkreisen beschäftigt, in denen die Ausgänge bisher nicht auf die Eingänge zurückgeführt

Mehr

6.0 Speicherelemente, Flip-Flops, sequentielle Schaltungen

6.0 Speicherelemente, Flip-Flops, sequentielle Schaltungen 6.0 Speicherelemente, Flip-Flops, sequentielle Schaltungen Ziele dieses Kapitels sind: Lernen wie digitale Speicherelemente aus elementaren Logikgattern aufgebaut werden Unterschiede zwischen asynchronen

Mehr

Zeitabhängige binäre Schaltungen. Prof. Metzler

Zeitabhängige binäre Schaltungen. Prof. Metzler Zeitabhängige binäre Schaltungen Prof. Metzler 1 Bistabile Kippstufe Flipflop Eine bistabile Kippschaltung hat zwei Eingänge und zumeist zwei Ausgänge. Mit einem Signal am Eingang E1 wird das Flipflop

Mehr

Grundlagen der Digitaltechnik GD. Aufgaben und Musterlösungen

Grundlagen der Digitaltechnik GD. Aufgaben und Musterlösungen DIGITALTECHNIK GD KLAUSUR VOM 16. 7. 2015 AUFGABEN UND MUSTERLÖSUNGEN SEITE 1 VON 7 FH Dortmund FB Informations- und Elektrotechnik Grundlagen der Digitaltechnik GD Klausur vom 16. 7. 2015 Aufgaben und

Mehr

Vorbereitung zum Versuch

Vorbereitung zum Versuch Vorbereitung zum Versuch Schaltlogik Armin Burgmeier (1347488) Gruppe 15 6. Januar 2008 1 Gatter aus diskreten Bauelementen Es sollen logische Bausteine (Gatter) aus bekannten, elektrischen Bauteilen aufgebaut

Mehr

Versuchsreihe 7. Registerfile. Registerfile + Programmzähler. HaPra Versuchsreihe 7 - Registerfile + Programmzähler. 32 Register à 32 Bit

Versuchsreihe 7. Registerfile. Registerfile + Programmzähler. HaPra Versuchsreihe 7 - Registerfile + Programmzähler. 32 Register à 32 Bit HaPra 2007 - Versuchsreihe 7 - Registerfile + Programmzähler Versuchsreihe 7 Registerfile + Programmzähler Registerfile Register à Bit Schreiben in Register: - Dateneingang D(31:0) - Adresseingang A_D(4:0)

Mehr

5.2 Endliche Automaten

5.2 Endliche Automaten 5.2 Endliche Automaten 129 5.1.6 Kippstufen Flip-Flops werden auch als bistabile Kippstufen bezeichnet. Bistabil meint, dass beide Kippwerte, also 0 und 1 stabil sind. Diese Bezeichnung legt nahe, dass

Mehr

Grundlagen der Digitaltechnik GD. Aufgaben

Grundlagen der Digitaltechnik GD. Aufgaben DIGITALTECHNIK GD KLAUSUR VOM 21. 3. 2012 AUFGABEN SEITE 1 VON 4 Name: FH Dortmund Matr.-Nr.: FB Informations- und Elektrotechnik Grundlagen der Digitaltechnik GD Klausur vom 21. 3. 2012 Aufgaben 1. Wandeln

Mehr

Sequenzielle Schaltwerke

Sequenzielle Schaltwerke Informationstechnisches Gymnasium Leutkirch Sequenzielle Schaltwerke Informationstechnik (IT) Gemäß Bildungsplan für das berufliche Gymnasium der dreijährigen Aufbauform an der Geschwister-Scholl-Schule

Mehr

COMPUTERGESTÜTZTES EXPERIMENTIEREN I P R A K T I K U M

COMPUTERGESTÜTZTES EXPERIMENTIEREN I P R A K T I K U M COMPUTERGESTÜTZTES EXPERIMENTIEREN I P R A K T I K U M 1 Übersicht Im Praktikum zur Vorlesung Computergestütztes Experimentieren I wird der Vorlesungsstoff geübt und vertieft. Ausserdem werden die speziellen

Mehr

Grundlagenlabor Digitaltechnik GRUNDLAGENLABOR DIGITALTECHNIK VERSUCH 4 VERSUCHSTHEMA FLIP-FLOPS ALS ZÄHLER PROTOKOLLANT/ -IN

Grundlagenlabor Digitaltechnik GRUNDLAGENLABOR DIGITALTECHNIK VERSUCH 4 VERSUCHSTHEMA FLIP-FLOPS ALS ZÄHLER PROTOKOLLANT/ -IN Grundlagenlabor Digitaltechnik Prof. Dr.-Ing. Walter Anheier Institut für Theoretische Elektrotechnik und Mikroelektronik Universität Bremen ITEM GUNDLAGENLABO DIGITALTEHNI VEUH 4 VEUHTHEMA FLIP-FLOP AL

Mehr

Lerntext zum Kapitel Digitaltechnik

Lerntext zum Kapitel Digitaltechnik Elektronik/Mikroprozessoren Digitaltechnik 1 zum Kapitel Digitaltechnik Hallo Studierende, der folgende dient dazu, sich das Kapitel Flip-Flops im Selbststudium aneignen zu können. Offene Fragen klären

Mehr

Digitaltechnik II SS 2007

Digitaltechnik II SS 2007 Digitaltechnik II SS 27 3. Vorlesung Klaus Kasper Inhalt MasterSlave FlipFlop Zustandsdiagram FlipFlop Zoo Flankensteuerung JKFlipFlop Zyklische Folgeschaltung Digitaltechnik 2 2 MasterSlave FlipFlop Diskutieren

Mehr

3 Arithmetische Schaltungen

3 Arithmetische Schaltungen . Schaltungselemente Arithmetische Schaltungen. Schaltungselemente Logikgatter Treiber; gibt am Ausgang denselben Logikpegel aus, der auch am Eingang anliegt Inverter; gibt am Ausgang den Logikpegel des

Mehr

Elektrische Logiksysteme mit Rückführung

Elektrische Logiksysteme mit Rückführung Elektrische Logiksysteme mit Rückführung Christoph Mahnke 22.06.2006 1 Trigger 1.1 RS-Trigger Ein RS-Trigger oder Flip-Flop ist ein elektronisches Bauelement, welches 2 stabile Zustände einnehmen und diese

Mehr

Übungen zur Vorlesung Technische Informatik I, SS 2001 Strey / Guenkova-Luy / Prager Übungsblatt 2 Sequentielle Logik. Aufgabe 1:

Übungen zur Vorlesung Technische Informatik I, SS 2001 Strey / Guenkova-Luy / Prager Übungsblatt 2 Sequentielle Logik. Aufgabe 1: Übungen zur Vorlesung echnische Informatik I, SS 2 Strey / Guenkova-Luy / Prager Übungsblatt 2 Sequentielle Logik Aufgabe : Analysieren Sie das gezeigte Flip-Flop. Geben Sie eine Wahrheitstabelle an, wie

Mehr

In diesem Abschnitt werden wir einige Schaltwerke kennenlernen, die als Basisbauteile überall im Aufbau digitaler Schaltungen verwendet werden.

In diesem Abschnitt werden wir einige Schaltwerke kennenlernen, die als Basisbauteile überall im Aufbau digitaler Schaltungen verwendet werden. Spezielle Schaltwerke In diesem Abschnitt werden wir einige Schaltwerke kennenlernen, die als Basisbauteile überall im Aufbau digitaler Schaltungen verwendet werden. Das Register Das Register oder der

Mehr

Grundlagen der Technischen Informatik. Sequenzielle Netzwerke. Institut für Kommunikationsnetze und Rechnersysteme. Paul J. Kühn, Matthias Meyer

Grundlagen der Technischen Informatik. Sequenzielle Netzwerke. Institut für Kommunikationsnetze und Rechnersysteme. Paul J. Kühn, Matthias Meyer Institut für Kommunikationsnetze und Rechnersysteme Grundlagen der Technischen Informatik Paul J. Kühn, Matthias Meyer Übung 2 Sequenzielle Netzwerke Inhaltsübersicht Aufgabe 2.1 Aufgabe 2.2 Prioritäts-Multiplexer

Mehr

Protokoll Flip-Flops. Protokollanten: Torsten Görig und Michael Horstmann

Protokoll Flip-Flops. Protokollanten: Torsten Görig und Michael Horstmann Protokoll Flip-Flops Protokollanten: Torsten Görig und Michael Horstmann Versuchsdatum: 15.06.2001 1 Protokollvorbereitung 1.1 Flipflop 1.1.1 Schaltung des SR-Flipflops mit zwei NOR-Gattern 1.1.2 Schaltung

Mehr

Laborübung 2. Teil 1: Latches, Flipflops, Counter. Abbildung 1: Schaltkreis eines Gated D-Latch

Laborübung 2. Teil 1: Latches, Flipflops, Counter. Abbildung 1: Schaltkreis eines Gated D-Latch Laborübung 2 Teil 1: Latches, Flipflops, Counter A 1 Abbildung 1 zeigt den Schaltkreis eines gated D-Latches. In Listing 1 wird exemplarisch ein Stück VHDL-Code vorgestellt, der den abgebildeten Schaltkreis

Mehr

Zeitabhängige binäre Schaltungen. Prof. Metzler 1

Zeitabhängige binäre Schaltungen. Prof. Metzler 1 Zeitabhängige binäre Schaltungen 1 Bistabile Kippstufe Flipflop Eine bistabile Kippschaltung hat zwei Eingänge und zumeist zwei Ausgänge. Mit einem Signal am Eingang E1 wird das Flipflop in den gesetzten

Mehr

Aufgabe 1 Minimieren Sie mit den Gesetzen der Booleschen Algebra 1.1 f a ab ab 1 = + + Aufgabe 2. Aufgabe 3

Aufgabe 1 Minimieren Sie mit den Gesetzen der Booleschen Algebra 1.1 f a ab ab 1 = + + Aufgabe 2. Aufgabe 3 Logischer Entwurf Digitaler Systeme Seite: 1 Übungsblatt zur Wiederholung und Auffrischung Aufgabe 1 Minimieren Sie mit den Gesetzen der Booleschen Algebra 1.1 f a ab ab 1 = + + 1.2 f ( ) ( ) ( ) 2 = c

Mehr

Eingebettete Systeme

Eingebettete Systeme Einführung in Eingebettete Systeme Vorlesung 7 Bernd Finkbeiner 03/12/2014 finkbeiner@cs.uni-saarland.de Prof. Bernd Finkbeiner, Ph.D. finkbeiner@cs.uni-saarland.de 1 Schaltfunktionen! Schaltfunktion:

Mehr

Digital-Technik. Grundlagen und Anwendungen. Teil IV

Digital-Technik. Grundlagen und Anwendungen. Teil IV Digital-Technik Grundlagen und Anwendungen Teil IV 1 Übersicht 10-11 10 Zeitabhängige binäre Schaltungen 10.1 Bistabile Kippstufen (Flipflops) 10.2 Zeitablaufdiagramme 10.3 Monostabile Kippstufen 10.4

Mehr

Zu DT Übung 11.1 FF oben links. (Lösungsvorschlag)

Zu DT Übung 11.1 FF oben links. (Lösungsvorschlag) Zu DT Übung 11.1 FF oben links RS-FF ungetaktet, dominierender Setzeingang A Kein Takteingang und keine direkt wirkenden Setz- und Rücksetzeingänge. Die Signale T und C haben deshalb hier keine Wirkung.

Mehr

Ergänzen Sie die Werte für y in dem unten angegebenen Ausschnitt der Schaltbelegungstabelle. Falsche Antworten führen zu Punktabzug.

Ergänzen Sie die Werte für y in dem unten angegebenen Ausschnitt der Schaltbelegungstabelle. Falsche Antworten führen zu Punktabzug. Aufgabe 1 Gegeben sei folgende Schaltfunktion: y = a / b / c / d. Ergänzen Sie die Werte für y in dem unten angegebenen Ausschnitt der Schaltbelegungstabelle. Falsche Antworten führen zu Punktabzug. d

Mehr

2. Übung: Flipflops und Automaten Abteilung Verteilte Systeme, Universität Ulm

2. Übung: Flipflops und Automaten Abteilung Verteilte Systeme, Universität Ulm 2. Übung: Flipflops und Automaten 1. Aufgabe: Steuerungslogik für Kaffeeautomat Erstellen Sie eine Steuerungslogik für einen einfachen Kaffeautomaten mithilfe eines Mealy-Automats. Ein Becher Kaffee kostet

Mehr

Abb. 1. Abb. 1L. Abb. 2 ÜBUNGEN SEQUENTIELLE SCHALTUNGEN WS 10/11 1

Abb. 1. Abb. 1L. Abb. 2 ÜBUNGEN SEQUENTIELLE SCHALTUNGEN WS 10/11 1 ÜBUNGEN SEQUENTIELLE SCHALTUNGEN WS 10/11 1 Aufgabe 1 An einem Schaltkreis, der ein Register enthält, messen Sie die in Abb. 1 gezeigte Signalfolge. Handelt es sich dabei um ein D-Flipflop- oder um ein

Mehr

Rechnerstrukturen. Michael Engel und Peter Marwedel SS TU Dortmund, Fakultät für Informatik

Rechnerstrukturen. Michael Engel und Peter Marwedel SS TU Dortmund, Fakultät für Informatik Rechnerstrukturen Michael Engel und Peter Marwedel TU Dortmund, Fakultät für Informatik SS 2013 Hinweis: Folien a. d. Basis von Materialien von Gernot Fink und Thomas Jansen 13. Mai 2013 1 Sequenzielle

Mehr

Rechnerstrukturen. Michael Engel und Peter Marwedel WS 2013/14. TU Dortmund, Fakultät für Informatik

Rechnerstrukturen. Michael Engel und Peter Marwedel WS 2013/14. TU Dortmund, Fakultät für Informatik Rechnerstrukturen Michael Engel und Peter Marwedel TU Dortmund, Fakultät für Informatik WS 2013/14 Folien a. d. Basis von Materialien von Gernot Fink und Thomas Jansen 20. November 2013 1/48 1 Sequenzielle

Mehr

Schaltlogik. Versuch: P1-64. - Vorbereitung - Physikalisches Anfängerpraktikum 1 Wintersemester 2005/06 Julian Merkert (1229929)

Schaltlogik. Versuch: P1-64. - Vorbereitung - Physikalisches Anfängerpraktikum 1 Wintersemester 2005/06 Julian Merkert (1229929) Physikalisches Anfängerpraktikum 1 Gruppe Mo-16 Wintersemester 2005/06 Julian Merkert (1229929) Versuch: P1-64 Schaltlogik - Vorbereitung - Vorbemerkung In diesem Versuch geht es darum, die Grundlagen

Mehr

Schaltnetze & Speicherglieder. Frank Flederer. Wintersemester 2015/2016

Schaltnetze & Speicherglieder. Frank Flederer. Wintersemester 2015/2016 Einführung in die Zentralavionik-Hardware Schaltnetze & Speicherglieder Frank Flederer Informatik VIII: Informationstechnik für Luft- und Raumfahrt Wintersemester 2015/2016 1 / 34 Schaltnetze Schaltnetze

Mehr

Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme. Praktikum der Technischen Informatik T1 2. Flipflops. Name:...

Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme. Praktikum der Technischen Informatik T1 2. Flipflops. Name:... Universität Hamburg, Fachbereich Informatik Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Praktikum der Technischen Informatik T1 2 Flipflops Name:... Bogen erfolgreich bearbeitet:... Versuch

Mehr

a) Wie viele ROM-Bausteine benötigen Sie für den Aufbau des 64x16 ROMs? c) Wie viele Bytes Daten können im 64x16 ROM insgesamt gespeichert werden?

a) Wie viele ROM-Bausteine benötigen Sie für den Aufbau des 64x16 ROMs? c) Wie viele Bytes Daten können im 64x16 ROM insgesamt gespeichert werden? VU Technische Grundlagen der Informatik Übung 4: Schaltwerke 83.579, 24W Übungsgruppen: Mo., 24.. Mi., 26..24 Aufgabe : ROM-Erweiterung Ein 64x6 ROM soll aus mehreren 32x4 ROMs (vgl. Abbildung rechts:

Mehr

Grundlagen der Informatik

Grundlagen der Informatik Grundlagen der Informatik Teil III Boolesche Algebra, Signalarten, Elektronische Bauteile Seite 1 Boolesche Algebra George Boole => englischer Mathematiker Mitte 19. Jahrhundert Formale Sicht digitaler

Mehr

1. Speicherbausteine. 1.1. JK-RS-Master-Slave-Flip-Flop

1. Speicherbausteine. 1.1. JK-RS-Master-Slave-Flip-Flop 1. Speicherbausteine 1.1. JK-RS-Master-Slave-Flip-Flop Dieser Speicherbaustein (Kurz JK-RS) hat 5 Eingänge (J,K,R,S und Clk) und zwei Ausgänge ( und ). Funktion Werden die Eingänge J,K und Clock auf 0

Mehr

KLAUSUR DIGITALTECHNIK SS 00

KLAUSUR DIGITALTECHNIK SS 00 Aufgabe 1 (20P) KLAUSUR DIGITALTECHNIK SS 00 Entwerfen Sie ein Flipflop unter ausschließlicher Verwendung eines Dreifach-UND und dreier Zweifach-ODER. Beschreiben Sie das Verhalten ( Zustandsdiagramm,

Mehr

Grundlagen der Digitaltechnik GD. Aufgaben und Musterlösungen

Grundlagen der Digitaltechnik GD. Aufgaben und Musterlösungen DIGITALTECHNIK GD KLAUSUR VOM 19. 3. 2014 AUFGABEN UND MUSTERLÖSUNGEN SEITE 1 VON 9 Name: FH Dortmund Matr.-Nr.: FB Informations- und Elektrotechnik Grundlagen der Digitaltechnik GD Klausur vom 19. 3.

Mehr

Teil IV. Schaltwerke

Teil IV. Schaltwerke Teil IV Schaltwerke 1 Teil IV.1 Flip Flops 2 Bistabile Kippstufe Ziel: Speichere Ausgabe einer Schaltung. Ansatz: Leite Ausgabe wieder als Eingabe in die Schaltung. x t & Q Q = x + P t + t t t y t & P

Mehr

Basisinformationstechnologie I

Basisinformationstechnologie I Basisinformationstechnologie I Wintersemester 2012/13 28. November 2012 Rechnertechnologie III Universität zu Köln. Historisch-Kulturwissenschaftliche Informationsverarbeitung Jan G. Wieners // jan.wieners@uni-koeln.de

Mehr

Aufgabe 3.1 Schaltalgebra - Schaltnetze

Aufgabe 3.1 Schaltalgebra - Schaltnetze Aufgabe 3.1 Schaltalgebra - Schaltnetze Zeichnen Sie die folgenden Funktionen als Zusammenschaltung von AND-, OR- und Invertergattern: a) b) F = X ( Y Z) F = EN ( X Y) ( Y Z) zur Lösung 3.1 Aufgabe 3.2

Mehr

Praktikum Digitaltechnik SS 2009. Versuchsbeschreibungen

Praktikum Digitaltechnik SS 2009. Versuchsbeschreibungen Praktikum Digitaltechnik SS 2009 Versuch 1 1 Gesamtablauf: Praktikum Digitaltechnik SS 2009 1. Versuch Herkömmlicher Schaltungsaufbau durch Stöpseln 2. Versuch Rechnergestütztes Entwerfen über Schaltplan

Mehr

Lehrbuch Digitaltechnik

Lehrbuch Digitaltechnik Lehrbuch Digitaltechnik Eine Einführung mit VHDL von Prof. Dr. Jürgen Reichardt, Oldenbourg Verlag München Inhaltsverzeichnis Vorwort V 1 Einleitung 1 1.1 Die Hardwarebeschreibungssprache VHDL 3 1.2 Digitale

Mehr

Technische Informatik Basispraktikum Sommersemester 2001

Technische Informatik Basispraktikum Sommersemester 2001 Technische Informatik Basispraktikum Sommersemester 2001 Protokoll zum Versuchstag 4 Datum: 21.6.2001 Gruppe: David Eißler/ Autor: Verwendete Messgeräte: - digitales Experimentierboard (EB6) - Netzgerät

Mehr