DIGITÁLIS TECHNIKA I A JELTERJEDÉSI IDİK HATÁSA A KOMBINÁCIÓS HÁLÓZATOK MŐKÖDÉSÉRE A JELTERJEDÉS KÉSLELTETÉSE

Hasonló dokumentumok
4. hét: Ideális és valódi építőelemek. Steiner Henriette Egészségügyi mérnök

DIGITAL TECHNICS I. Dr. Bálint Pődör. Óbuda University, Microelectronics and Technology Institute 12. LECTURE: FUNCTIONAL BUILDING BLOCKS III

Hazárdjelenségek a kombinációs hálózatokban

DIGITÁLIS TECHNIKA GYAKORLÓ FELADATOK 2. Megoldások

Digitális Technika I. (VEMIVI1112D)

Logikai hálózatok. Dr. Bede Zsuzsanna St. I. em. 104.

DIGITÁLIS TECHNIKA I. BINÁRIS/GRAY ÁTALAKÍTÁS b3b2b1b0 g3g2g1g0 BINÁRIS/GRAY KONVERZIÓ BINÁRIS/GRAY KÓDÁTALAKÍTÓ BIN/GRAY KONVERZIÓ: G2

DIGITÁLIS TECHNIKA I HÁZI FELADAT HÁZI FELADAT HÁZI FELADAT. Dr. Lovassy Rita Dr. Pődör Bálint

DIGITÁLIS TECHNIKA I LOGIKAI FÜGGVÉNYEK KANONIKUS ALAKJA

Aszinkron sorrendi hálózatok

DIGITÁLIS TECHNIKA I KÓD IRODALOM SZIMBÓLUMKÉSZLET KÓDOLÁS ÉS DEKÓDOLÁS

DIGITÁLIS TECHNIKA I

IRÁNYÍTÁSTECHNIKA I.

Megoldás Digitális technika I. (vimia102) 3. gyakorlat: Kombinációs hálózatok minimalizálása, hazárdok, a realizálás kérdései

5. KÓDOLÓ, KÓDÁTALAKÍTÓ, DEKÓDOLÓ ÁRAMKÖRÖK ÉS HAZÁRDOK

Digitális technika - Ellenőrző feladatok

DIGITÁLIS TECHNIKA feladatgyűjtemény

1. Kombinációs hálózatok mérési gyakorlatai

Irányítástechnika I. Dr. Bede Zsuzsanna. Összeállította: Dr. Sághi Balázs, egy. docens Dr. Tarnai Géza, egy. tanár

Irányítástechnika Elıadás. A logikai hálózatok építıelemei

DIGITÁLIS TECHNIKA I FÜGGVÉNYEK KANONIKUS ALAKJAI MINTERMEK ÉS MAXTERMEK DISZJUNKTÍV KANONIKUS ALAK, MINTERM

DIGITÁLIS TECHNIKA II

30.B 30.B. Szekvenciális hálózatok (aszinkron és szinkron hálózatok)

DIGITÁLIS TECHNIKA BINÁRIS SZÁMRENDSZER BEVEZETŐ ÁTTEKINTÉS BINÁRIS SZÁMRENDSZER HELYÉRTÉK. Dr. Lovassy Rita Dr.

5. Hét Sorrendi hálózatok

DIGITÁLIS TECHNIKA I ARITMETIKAI MŐVELETEK TETRÁD KÓDBAN ISMÉTLÉS ÉS KIEGÉSZÍTÉS ÖSSZEADÁS KÖZÖNSÉGES BCD (8421 SÚLYOZÁSÚ) KÓDBAN

DIGITÁLIS TECHNIKA I PÉLDA: 3 A 8 KÖZÜL DEKÓDÓLÓ HOGYAN HASZNÁLHATÓ EGY 4/16-OS DEKÓDER 3/8-AS DEKÓDERKÉNT? D 2 3 DEKÓDER BŐVÍTÉS

DIGITÁLIS TECHNIKA I BINÁRIS SZÁMRENDSZER BEVEZETŐ ÁTTEKINTÉS BINÁRIS SZÁMRENDSZER HELYÉRTÉK. Dr. Lovassy Rita Dr.

DIGITÁLIS TECHNIKA I KARNAUGH TÁBLA, K-MAP KARNAUGH TÁBLA PROGRAMOK PÉLDA: ÖT-VÁLTOZÓS MINIMALIZÁLÁS PÉLDA: ÖT-VÁLTOZÓS MINIMALIZÁLÁS

Hibajavító kódok május 31. Hibajavító kódok 1. 1

DIGITÁLIS TECHNIKA I 1. ELİADÁS A DIGITÁLIS TECHNIKA TANTÁRGY CÉLKITŐZÉSEI ÁLTALÁNOS BEVEZETÉS AZ 1. FÉLÉV TEMATIKAI VÁZLATA ÉS ISMERETANYAGA (2)

DIGITÁLIS TECHNIKA I PÉLDA A LEGEGYSZERŰBB KONJUNKTÍV ALAK KÉPZÉSÉRE LEGEGYSZERŰBB KONJUNKTÍV ALGEBRAI ALAK. Kódok, kódolás: alapfogalmak

Szekvenciális hálózatok és automaták

2) Tervezzen Stibitz kód szerint működő, aszinkron decimális előre számlálót! A megvalósításához

Analóg és digitális mennyiségek

A feladatokat önállóan, meg nem engedett segédeszközök használata nélkül oldottam meg. Olvasható aláírás:...minta VIZSGA...

DIGITÁLIS TECHNIKA I

Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 8

XI. DIGITÁLIS RENDSZEREK FIZIKAI MEGVALÓSÍTÁSÁNAK KÉRDÉSEI Ebben a fejezetben a digitális rendszerek analóg viselkedésével kapcsolatos témákat

Tantárgy: DIGITÁLIS ELEKTRONIKA Tanár: Dr. Burány Nándor

DIGITÁLIS TECHNIKA II Dr. Lovassy Rita Dr. Pődör Bálint

Hibadetektáló és javító kódolások

DIGITÁLIS TECHNIKA II

Megoldás Digitális technika I. (vimia102) 2. gyakorlat: Boole algebra, logikai függvények, kombinációs hálózatok alapjai

Véges állapotú gépek (FSM) tervezése

Az adatkapcsolati réteg

1. Az adott kapcsolást rajzolja le a lehető legkevesebb elemmel, a legegyszerűbben. MEGOLDÁS:

A Gray-kód Bináris-kóddá alakításának leírása

DIGITÁLIS TECHNIKA II

Digitális rendszerek I.

A LOGSYS GUI. Fehér Béla Raikovich Tamás, Laczkó Péter BME MIT FPGA laboratórium

Gépészmérnöki és Informatikai Kar Automatizálási és Kommunikáció- Technológiai Tanszék

3. gyakorlat. Kettes számrendszer: {0, 1} Tízes számrendszer: {0, 1, 2,..., 9} 16-os (hexadecimális számrendszer): {0, 1, 2,..., 9, A, B, C, D, E, F}

11.2. A FESZÜLTSÉGLOGIKA

26.B 26.B. Analóg és digitális mennyiségek jellemzıi

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Digitális technika 1. Tantárgykód: VIIIA105 Villamosmérnöki szak, Bsc. képzés. Készítette: Dudás Márton

DIGITÁLIS TECHNIKA II Dr. Lovassy Rita Dr. Pődör Bálint

Quine-McCluskey Módszer

Előadó: Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 3

Hibajavítás, -jelzés. Informatikai rendszerek alapjai. Horváth Árpád november 24.

DIGITÁLIS TECHNIKA 8 Dr Oniga. I stván István

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

I.5. A LOGIKAI FÜGGVÉNYEK EGYSZERŰSÍTÉSE (MINIMALIZÁCIÓ)

10. Digitális tároló áramkörök

Digitális technika VIMIAA02

DIGITÁLIS TECHNIKA I

Feszültségszintek. a) Ha egy esemény bekövetkezik akkor az értéke 1 b) Ha nem következik be akkor az értéke 0

Számítógépes Hálózatok. 4. gyakorlat

Digitális technika VIMIAA02 2. EA Fehér Béla BME MIT

Máté: Számítógép architektúrák

DIGITÁLIS TECHNIKA 7. Előadó: Dr. Oniga István

Digitális technika VIMIAA01

Digitális Rendszerek (BSc)

Hamming-kód. Definíció. Az 1-hibajavító, perfekt lineáris kódot Hamming-kódnak nevezzük. F 2 fölötti vektorokkal foglalkozunk.

Gprs Input Output modul

Jel, adat, információ

Digitális technika VIMIAA01

DIGITÁLIS TECHNIKA 7-ik előadás

I+K technológiák. Számrendszerek, kódolás

Adatkapcsolati réteg (Data Link Layer) Számítógépes Hálózatok Az adatkapcsolati réteg lehetséges szolgáltatásai

Véges állapotú gépek (FSM) tervezése

DIGITÁLIS TECHNIKA Dr. Lovassy Rita Dr. Pődör Bálint

Példa:

Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 4

4. hét Az ideális és a valódi építőelemek

2. Digitális hálózatok...60

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

2. Fejezet : Számrendszerek

Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 2

6. hét: A sorrendi hálózatok elemei és tervezése

3. LOGIKAI FÜGGVÉNYEK GRAFIKUS EGYSZERŰSÍTÉSE ÉS REALIZÁLÁSA

Újrakonfigurálható eszközök

Számítógépes Hálózatok 2013

Máté: Számítógép architektúrák

A feladatokat önállóan, meg nem engedett segédeszközök használata nélkül oldottam meg: Olvasható aláírás:...

EB134 Komplex digitális áramkörök vizsgálata

EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA

Számítógépes Hálózatok ősz Adatkapcsolati réteg Hibafelismerés és javítás, Hamming távolság, blokk kódok

DIGITÁLIS TECHNIKA NORMÁL BCD KÓD PSZEUDOTETRÁDOK AZONOSÍTÁSA A KARNAUGH TÁBLÁN BCD (8421) ÖSSZEADÁS BCD ÖSSZEADÁS: +6 KORREKCIÓ

Átírás:

IGITÁLIS TEHNIK I r. Pıdör álint MF KVK Mikroelektronikai és Technológia Intézet 0. ELİÁS 0. ELİÁS. jelterjedési idık hatása a kombinációs hálózatok mőködésére 2. Kódok: hibajelzés és javítás 2008/2009 tanév. félév 2 JELTERJEÉSI IİK HTÁS KOMINÁIÓS HÁLÓZTOK MŐKÖÉSÉRE Összefoglaló néven: hazárdok.. Statikus hazárd. 2. inamikus hazárd. 3. Funkcionális hazárd. Rövid, de jól érthetı leírás: http://e-oktat.pmmf.hu/digtech32 Teljes részletességgel: JELTERJEÉS KÉSLELTETÉSE Ideális helyzet: a kapuk a bemeneteikre jutó jelek megérkezésével egyidejőleg állítják elı a kimeneti jelértéket, és a kapuk közötti összekötetéseken a terjedéshez nem kell idı. Reális helyzet: a kapuk a kimeneti jeleket csak késéssel állítják elı, és az összekötetéseken a jel terjedési sebessége véges, ez további késleltetést okoz. rató 0-4 old. 3 4 JELTERJEÉSI KÉSLELTETÉS HTÁS MŐKÖÉSRE késleltetı hatások átmenetileg hibás kimeneti kombinációkat hozhatnak létre. hibák elıfordulása a környezeti változóktól: hımérséklet, öregedés, stb. függhet, így elızetesen nem vehetık számításba. z ilyen véletlenszerő, rendszertelen hibajelenségeket neve hazárdjelenség. Tervezéskor arra kell törekedni, hogy a kombinációs hálózat mőködése a lehetı legnagyobb mértékben független legyen a késleltetési viszonyok alakulásától. 5 JELKÉSLELTETÉS OKI. Megvalósított kapu: a kimeneti jel értéke rövid, de véges idı alatt változik meg. kimeneti jel új értékének eléréséhez szükséges idı: megszólalási idı (angol propagation delay). 2. Összekötetések: EM hullámok véges terjedési sebessége, illetve a szórt kapacitások és induktivitások okozta késleltetés. 6

X X X X X KPUK KÉSLELTETİ HTÁS bemenıjel t X idális kimenıjel valóságos kimenıjel X F = X X = 0 F = X + X = HZÁRJELENSÉGEK HZÁR a kimeneten 0 vagy impulzus nem a logikai feltétel hatására keletkezik. késleltetések gyakran váratlan feltételektıl (pl. melegedés) is függhetnek, ezért nem mindig tartható kézben. HZÁR TÍPUSOK Sztatikus hazárd 0 -ás típusú hazárd -es típusú hazárd F id inamikus hazárd Funkcionális hazárdok F val 7 8 JELKÉSLELTETÉS, STTIKUS HZÁR KÉSLELTETÉS, STTIKUS HZÁR z Y ki kimenet mindig (H-szint) mivel a bemenı jel ellenfázisban vezérli az Y és Y 2 kimenetet adó NN kapukat. három sorbakapcsolt inverter az egyik ágon késlelteti a jelet, így Y 2 még akkor is, mikor már Y is elérte az -et. Így rövid idıre Y ki 0 állapotba kerül (L szintő tőimpulzs). 9 0 E Y Y2 KI Statikus hazárd (negatív impulzus, kb. 40 nsec) (hallgatói mérés) RE HZR cm = 00 nsec Ha STTIKUS HZÁR KOMINÁIÓS HÁLÓZTN F() = + = = 0 t+ t3 < t4+ t6 a kimeneten 0 lép fel! t t4 t3 t6 2 F

STTIKUS HZÁR KOMINÁIÓS HÁLÓZTN F() = + Kritikus átmenet: = = 0 F STTIKUS HZÁR KIKÜSZÖÖLÉSE () statikus hazárd kiküszöbölése: meg kell akadályozni a kritikus átmenet hatását, ehhez a prímimplikánst is le kell fedni. F() = + + Kritikus átmenet: = = 0 3 4 STTIKUS HZÁR KIKÜSZÖÖLÉSE (2) STTIKUS HZÁRTÓL MENTES HÁLÓZTOK F kétszintő ÉS-VGY hálózat csak akkor mentes a statikus hazárdtól, ha az kimeneti értéket elıállító bemeneti kombinációk közül bármely két szomszédoshoz található legalább egy olyan ÉS kapu, melynek kimenete mindkét szomszédos bemeneti kombináció esetén értékő. Máskép: bármely két szomszédos mintermhez található legalább egy olyan prímimplikáns, mely mindkét mintermet lefedi. 5 6 STTIKUS HZÁRTÓL MENTES HÁLÓZTOK TERVEZÉSE Tervezési iránymutatás: legegyszerőbb hazárdmentes diszjunktív alak úgy hozható létre, hogy a legegyszerőbb diszjunkítv alakot kiegészítjük a lehetı legkevesebb és legegyszerőbb prímimplikánssal a szükséges lefedési feltétel kielégítésére. STTIKUS HZÁR KONJUNKTÍV HÁLÓZTN z elızı analízis a kétszintő VGY-ÉS hálózatokra is érvényes. módosítás csak annyi, hogy a 0 kimeneti értéket elıállító szomszédos bemeneti kombinációkat kell vizsgálni, és szükség esetén a közös lefedést biztosító VGY kapukat emgvalósítani. 7 8

PÉL: KÉTSZINTŐ HÁLÓZT HZÁRMENTESÍTÉSE dja meg az F(,,,) = + + + legegyszerőbb diszjunktív alakban adott függvénnyel leírt kombinációs hálózat kétszintő ÉS-VGY alakú statikus hazárd mentes elvi logikai rajzát. Vizsgálja meg a NN kapus megvalósítást. (7400 4x2 bemenet, 7420 2x4 bemenet, 7430 x8 bement). 9 KRNUGH TÁL F(,,,) = + + + 20 POTENIÁLIS HZÁROK F(,,,) = + + + HZÁRMENTESÍTÉS F(,,,) = + + + Három átmenetnél léphet fel hazárd: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 hazárdok eliminálásához három újabb hurok szükséges 2 22 ÖSSZEFOGLLÓ F(,,,) = + + + négy (lényeges) prímimplikánsával realizálható minimális hálózatot a hazárdmentesítéshez további három redundás prímimplikánssal kell kiegészíteni, ezek az alábbiak:,, hazárdmentes hálózat kétbemenető ÉS, 6 hárombemenető ÉS, valamint hétbemenető RELIZÁLÁS NN KPUKKL Realizálás NN kapukkal: (ÉS-VGY NN-NN) Minimális hálózat: 7400 (4x2 bemenet) /4 7420 (2x4 bemenet) /2 7430 (x8 bemenet) Hazárdmentes hálózat: 7400 (4x2 bemenet) /4 7420 (2x4 bemenet) 3 7430 (x8 bemenet) 23 24 VGY kapuból áll.

PRÍMIMPLIKÁNSOK: SZÁMÍTÓGÉPPEL STTI RE HZRS K maps are useful for detecting and eliminating race hazards. n additional term would eliminate the potential race hazards, bridging between the green and blue output state or blue and red output states. 25 26 ELIMINTION OF RE HZRS n additional term eliminates the potential race hazards, bridging between the green and blue output state or blue and red output states. The term is redundant in terms of the logic state of the system, but such redundant terms are often needed to assure race-free dynamic performance. 27 INMIKUS HZÁR inamikus hazárd az a jelenség, ha egyetlen bement megváltozásakor egy egyszerő kimeneti változást kellene kapni (pl. be: 0, kimenet 0, de ehelyett egy többlet többlet ugrással áll be az állandósult kimenet (pl. 0 0 ). 28 INMIKUS HZÁR ÉS KIKÜSZÖÖLÉSE jelenség három- vagy többszintő hálózatokban léphet fel, és csak akkor, ha valamelyik szinten statikus hazárd van. FUNKIONÁLIS HZÁR kkor fordulhat elı, ha két vagy több bemeneti változó egyszerre változik, pl. 0 0. Két lehetséges idıbeli sorrend lehetséges, és így a kimeneten rövid idıre a 0 állapot is felléphet. z egyes szinteken felléphetı statikus hazárdok kiküszöbölésével tehát a dinamikus hazárd is kiküszöbölhetı. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 29 30

FUNKIONÁLIS HZÁR KIKÜSZÖÖLÉSE funkcionális hazárd kiküszöbölésének legbiztosabb módja az, ha nem engedjük meg a nem szomszédos változásokat. Ezt a bemeneti kombinációkat elıállító egységben kell megvalósítani. KÓOK: HIJELZÉS ÉS HIJVÍTÁS másik lehetıség órajel használata és szinkronizálás. 3 32 HIJELZÉS ÉS HIJVÍTÁS Hibajavítás: hiba felismerés illetve hiba javítása. Redundancia szükésges a kódban. Legegyszerőbb eset: bit-hiba jelzése Elv: a hiba akkor deríthetı fel, ha a kódszó készletben bármely két kódszó között a Hammingtávolság legalább kettı, vagy nagyobb. 33 HMMING TÁVOLSÁG Két kódszó Hamming távolságát úgy határozzák meg, hogy a két kódszó azonos helyen álló elemeit összehasonlítják, és megállapítják hány helyen áll különbözı bit. z így kapott szám a Hamming távolság. Gray kód pl. bármely két szomszédos kódszava csak egy bitben különbözik, ezért a Gray kód Hamming távolsága. és a bináris kód (legkisebb) Hamming távolsága szintén. 34 SPEIÁLIS KÓOK EIMÁLIS SZÁMJEGYEKHEZ SPEIÁLIS KÓOK 5-bıl 2-es kód (másnéven kvináris kód) illetve a hasonló bikvináris és kvibináris kód sajátossága hogy mindegyik kódszóban két -es van. Ez bizonyos hibavédettséget jelent, de a kódszavak redundásak. bikvináris, illetve kvibináris kód hét bites. bikvináris kód elsı két bitje 0 vagy 0, a súlyozásuk pedig 5, illetve. fennmaradó 5 bitbıl midig négy 0 és egy, a súlyozásuk pedig rendre 4,3,2,,0. Pl. 3(dec) 0 0 0 0 0 6(dec) 0 0 0 0 0 35 36

HIJELZÉS: HMMING TÁVOLSÁG MESTERSÉGES MEGNÖVELÉSE Hamming-távolság növelése: - többlet bitek hozzáadása; - meg nem engedett kódszavak beiktatása. HIJELZÉS: PRITÁSIT Paritásbit: a minimális Hamming távolság kettı lesz. Ekkor bit hiba észlehetı. Ezt alkalmazzák pl. az SII kódban. Paritásbit hozzáadása: minden olyan kódszó megengedett melyben a paritás páros, amelyben pedig páratlan, az tiltott. 37 38 HIFELISMERİ ÉS HIJVÍTÓ KÓOK Legegyszerőbb hibafelismerési eljárás: paritásbit átvitele Két lehetıség Kód Paritásbit páros paritás 0 páratlan paritás 0 0 PRITÁSIT Páros paritás: az -esek száma páros. kódszóban lévı -esek számát vagy 0 hozzáadásával párossá egészítjük ki. 0 a paritásbit, ha az -esek száma páros volt. Páratlan paritás: az -esek száma páratlan. kódszóban lévı -esek számát vagy 0 hozzáadásával páratlanná egészítjük ki. a paritásbit, ha az -esek száma páros volt. 39 40 PRITÁS GENERÁTOR Kódok hibavédelmi képessége Paritásbit képzése: NTIVLENI (XOR) mővelet alkalmazása a kódszó bitjeire, pl. 4 bit esetén háromszor. datforrás Átvivı közeg Zaj, zavar Rendeltetési hely Példa: Kódszó Paritásbit 0 0 0 0 0 0 = 0 0 0 0 = 0 Hiba felismerés feltétele: 2 Hiba javítás feltétele: 3 Általánosságban k 2 m + k m információs bithez k ellenırzı bit szükséges 0 0 = 4 42

HIFELISMERİ ÉS HIJVÍTÓ KÓOK Hibajavítás (4 + 3): HIJVÍTÓ KÓOK Tömbátvitel: kereszt és hosszirányban paritásbitek 6 2 3 4 5 6 7 0 0 8 0 4 2 X X 0 X 0 0 0 0 hibátlan kódszó (6) 0 0 hibás kódszó (3. it) 3 5 7 0 0 3 6 7 0 0 = 2= 3 5 7 0 2 3 6 7 0 E0= E= E2 E E0 0 =3 5 6 7 0 4=0 4 5 6 7 0 0 E2=0 43 8 byte átvitele tömbként, egy bit hiba felfedhetı és kijavítható. 44 HIJVÍTÁS Ó PRITÁS GEN. JEL ITEK PRITÁS IT PRITÁS VIZSG. VEVİ PRITÁS HI JELZİ VÉGE hibajavítást blokkrendszerő adatátvitel esetén SOR és OSZLOP paritás ellenırzésével is elvégezhetjük. Ily módon egyetlen hiba a hibás sor és oszlop metszéspontjában van, így a hiba értékcserével javítható 45 46