Sequentielle Schaltungen (10a)

Transkript

1 equentielle chaltungen (a) chaltung des -FF: Master lave (lock) Vorteil: das Problem mit dem instabilen Zustand ist beseitigt Nachteil: längere (verzögerte) chaltungsdurchlaufzeit + höherer Aufwand (2 statt - FF) 3

2 Ideales und reales Taktsignal equentielle chaltungen () Auswirkungen am Ausgang: - direkt (transparent) - verzögert (Master-lave) Taktung am Eingang: - zustandsgesteuert - flankengesteuert 4

3 equentielle chaltungen (a) Negativ flankengesteuertes -Flip-Flop: P3 P 5 2 (Takt) P4 3 P

4 Zusammenfassung Flip-Flops : equentielle chaltungen (2) Flip-Flops haben interne Zustände und externe Inputs Output abhängig auch vom internen Zustand Output abhängig von früheren Inputs ( Vorgeschichte ) Flip-Flops sind peicherelemente Flip-Flops unterscheiden sich auf Grund ihrer Inputs Taktung Inputs: Taktung: am Eingang: taktzustandsgesteuert taktflankengesteuert Auswirkungen am Ausgang: direkt Master-lave 6

5 hiftregister (chieberegister): ealisierung durch Flip-Flops: equentielle chaltungen (3) m- m-2 in Takt ealisierung durch Flip-Flops: In F F 2 F 3 F 4 Out Takt 7

6 equentielle chaltungen (4) Parallelzugangs-hiftregister (Parallel/chieberegister): Beispiel Flip-Flop: Parallele Ausgabe Takt F F 2 F 3 F 4 erielle Eingabe hift/ Laden Parallele Eingabe 8

7 equentielle chaltungen (5) Zähler: Takt F F 2 F 3 F 4 9

8 equentielle chaltungen (6) arstellung der Funktion von sequentiellen chaltungen durch Zustandsdiagramme: Beispiel Flip-Flop: + 2 ( = ) Beispiel 3-bit Zähler : ( = ) + 3 i

9 equentielle chaltungen (7) Test von digitalen chaltwerken Beispiel: Test eines k byte - peicherchips Test : chreiben eines Testmusters in jede der 2 peicherzellen und anschließend wieder herauslesen ---> 2 Tests tuck-at Fehler brücksichtigen: Test 2: Überprüfung aller Testmuster für jede der 2 peicherzellen ---> 2 8 x 2 = 2 8 Tests Musterabhängiger Fehler (pattern sensitivity) berücksichtigen: (chreiben eines Wortes in peicherplatz X führt zu einem fehlerhaften Wort in peicherplatz Y.) Test 3: Überprüfung auf musterabhängige Fehler ---> 2 8 x 2 = 2 28 Tests chlussfolgerung: Vollständiger Test eines digitalen ystems mit externen Inputs und internen Zuständen ist effektiv nicht möglich efekt: Fehler: Fehlermodell: originärer, bei der Herstellung erfolgter Fehlzustand in Hard- bzw. oftware einer omponente eines digitalen ystems beobachteter Effekt auf Grund eines efekts Auflistung der Fehler, die durch Tests gefunden werden sollen 2

10 22 equentielle chaltungen (8) Typisches Fehlermodell für digitale chaltkreisen: stuck-at-one (s_a_) stuck-at-zero (s_a_) Überbrückungsfehler (bridging fault) Beispiel für einen nicht erkennbaren Fehler: A B E F G H A B F I E G H 2 3 A B F I E G H 2 3 Beispiel einer Pfadsensitivierung:

11 equentielle chaltungen (9) Zusammenfassung: Bisher haben wir als die wichtigsten Parameter für den chaltungsentwurf kennen gelernt: Geschwindigkeit Zuverlässigkeit Problem war: ie genannten riterien sind nicht widerspruchsfrei. ieses Problem wird noch verschärft durch die zusätzliche Berücksichtigung eines weiteren wichtigen Parameters: Testbarkeit Hauptaufgabe beim Entwurf: Finden eines (die Applikation) zufrieden stellenden Trade-offs zwischen den genannten Parametern! 23