【正文】 狀態(tài)分配 ——消除競(jìng)爭(zhēng)和險(xiǎn)態(tài) ? 異步通信 ? 異步時(shí)序機(jī)的混合工作模式 2021 華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系 64 作業(yè)： P 363 5 圖（ a） 10 18 （ 1） 2021 華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系 65 補(bǔ)充題： 1. 分析下列時(shí)序電路 Q’ Q D 2 Q’ Q D 1 Z X 。 脈沖模式 ? 異步時(shí)序機(jī)設(shè)計(jì) 異步時(shí)序電路的混合工作模式 （ 3） MOM時(shí)序電路模型 圖 852 有兩套激勵(lì)函數(shù) 異步狀態(tài)轉(zhuǎn)換 同步狀態(tài)轉(zhuǎn)換 2021 華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系 63 本章重點(diǎn) ? 異步時(shí)序機(jī)分析 若不存在必要險(xiǎn)態(tài)，則使用異步輸入 （ 2）支持 MOM的觸發(fā)器 許多觸發(fā)器同一芯片上都有同步和異步 兩種輸入。 異步時(shí)序電路的混合工作模式 （ 1） MOM方法 —— 電路既有同步輸入也有異 步輸入 數(shù)據(jù)同步 167。 異步時(shí)序機(jī)分析 167。 8 異步時(shí)序電路 167。 利用數(shù)據(jù)信號(hào)的上升沿或下降沿存儲(chǔ)數(shù)據(jù) ——相當(dāng)于自帶時(shí)鐘 各模塊通信采用異步控制方式 2021 華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系 59 二 、 接口 ? IPAC——接口協(xié)議異步單元 每一模塊內(nèi)設(shè) IPAC塊，保證各模塊同步通信。 組成： CPU 存儲(chǔ)器控制器 I/O控制器 硬盤控制器 控制器 運(yùn)算器 連接輸入、輸出設(shè)備 A模塊“請(qǐng)求”數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)同步 二 、 接口 兩模塊同步可通過“握手”通信協(xié)議完成 例）第 7章繪圖儀接口 ? 中規(guī)模數(shù)據(jù)同步器 ——74AS4374 圖 848 采用先進(jìn)的肖特基技術(shù)，使電路具有更高 的速度。 2021 華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系 56 167。 QA輸出在下一個(gè) CLK到來之前已從亞穩(wěn) 定狀態(tài)中恢復(fù)，保證打入 B觸發(fā)器的數(shù)據(jù) 是穩(wěn)定的； 數(shù)據(jù)同步 ? 需解決的問題： 當(dāng)建立和保持時(shí)間要求不滿足時(shí)，簡(jiǎn)單的同步電路就會(huì)出現(xiàn)亞穩(wěn)定性問題。 經(jīng)模塊時(shí)鐘同步后，產(chǎn)生同步數(shù)據(jù)，供本模塊 使用。 數(shù)據(jù)異步輸入 —— 可能在任何時(shí)候發(fā)生變化， 與模塊時(shí)鐘無關(guān)。 數(shù)據(jù)同步 2021 華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系 54 167。 異步時(shí)序機(jī)分析 167。 8 異步時(shí)序電路 167。 僅當(dāng) X1=0時(shí)， Z才反轉(zhuǎn)為“ 0” 。 當(dāng) X1=0時(shí)， Z=0； 等待 C下降沿： S3 SC’ 輸出 =L 準(zhǔn)備態(tài)： S1 SC’ 異步時(shí)序機(jī)設(shè)計(jì)方法 三 、異步時(shí)序機(jī)設(shè)計(jì)舉例 設(shè)計(jì)問題 1）設(shè)計(jì)電路圖，實(shí)現(xiàn)圖 830波形 ① 分析：輸入信號(hào) C、 S為電平信號(hào) ∴ 該時(shí)序機(jī)為基本模式時(shí)序機(jī) ② 建立狀態(tài)圖 圖 831 同理增加 R、 S、 T、 U狀態(tài)。 表 817流程表： 每一新行或總態(tài)等價(jià)于拆分前的原始狀態(tài)， 如 a=a1=a2 為簡(jiǎn)化電路消除多余狀態(tài) S1,S3。 作狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 ——找出有相鄰轉(zhuǎn)換關(guān)系的 狀態(tài) ? 存在臨界競(jìng)爭(zhēng)的兩個(gè)條件： ? 兩個(gè)或兩個(gè)以上的狀態(tài)變量同時(shí)發(fā)生變化； ? 輸入變化后所在的列有兩個(gè)或兩個(gè)以上的 穩(wěn)定狀態(tài)。 循環(huán) ——異步時(shí)序機(jī)在一系列不穩(wěn)定狀態(tài)間遷 移稱為循環(huán)，循環(huán)可能無休止進(jìn)行。 表 87：根據(jù)狀態(tài)變量變化的先后次序，將會(huì) 導(dǎo)致三種不同的狀態(tài)遷移結(jié)果。 表 86：狀態(tài)的遷移路徑取決于 F1和 F2的變 化次序，但最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)態(tài)（ 11,01） F1先變化： 00,00?00,01?01,01?11,01 F2先變化： 00,00?00,01?10,01?11,01 (S,I) 2021 華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系 35 二、狀態(tài)分配 異步時(shí)序機(jī)設(shè)計(jì)方法 二、狀態(tài)分配 ? 關(guān)鍵：避免狀態(tài)競(jìng)爭(zhēng) 2021 華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系 33 例 81）建立邊沿觸發(fā)的 RS觸發(fā)器的流程表。 ? 輸入變量 R、 S（兩輸入不能同時(shí)發(fā)生變化） 輸出變量 Q ? 建立完全狀態(tài)圖（原始狀態(tài)圖） 圖 817 A：初始狀態(tài) B： A狀態(tài)輸入信號(hào) S有效 → 置“ 1” C： A狀態(tài)輸入信號(hào) R有效 → 復(fù)“ 0” D： B狀態(tài)輸入信號(hào) S撤銷 → 置“ 1”保持 E：輸入信號(hào) S有效后 R也有效 → 穩(wěn)定后復(fù)“ 0” 。 異步時(shí)序機(jī)設(shè)計(jì)方法 ? 設(shè)計(jì)步驟： (1) 分析需求，建立流程表 (2) 狀態(tài)化簡(jiǎn)，建立合并流程表 (3) 狀態(tài)分配 (4) 得出激勵(lì)函數(shù)和輸出函數(shù) (5) 實(shí)現(xiàn)電路 (6) 分析、測(cè)試 2021 華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系 32 167。 異步時(shí)序機(jī)分析 167。 8 異步時(shí)序電路 167。 存儲(chǔ)單元為鎖存器、觸發(fā)器 例 2）分析圖 88電路 （ 1）存儲(chǔ)電路： RS鎖存器 輸入變量： X、 Y、 Z、 EC 輸出變量： ERR 狀態(tài)變量： A、 B 2021 華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系 20 例 2）分析圖 88電路 （ 2）激勵(lì)函數(shù)： SA’=(Y+Z)’ SB’=(A’X)’ RA’=(EC)’ RB’=(EC+A’Z)’ 輸出函數(shù)： ERR=EC(B)’ （ 3）電路次態(tài)方程 SR： Qt+1=S+R’Qt ∴ A+=Y+Z+(EC)’A B+=A’X+(EC+A’Z)’B =A’X+(EC)’AB+(EC)’Z’B 2021 華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)系 21 例 2）分析圖 88電路 （ 4）狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 因?yàn)槊}沖模式電路任一時(shí)刻只允許單個(gè)輸入發(fā)生變化，所以狀態(tài)轉(zhuǎn)換表可簡(jiǎn)化。 異步時(shí)序機(jī)分析 二、脈沖模式異步時(shí)序電路分析方法 ? 特點(diǎn)： ④ 輸入 11， 01時(shí)， Z經(jīng) 1級(jí)門 15ns延遲達(dá)到穩(wěn) 態(tài) ▽ 重點(diǎn)考慮③，異步時(shí)序電路設(shè)計(jì)中，時(shí)間 問題至關(guān)重要，否則不能正常工作。I 1電平每 75ns翻轉(zhuǎn)一次 （ ta tc