Síntese de Circuitos Seqüenciais

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1 PS Fundamentos de ngenharia de omputação II ulas - Síntese de ircuitos Seqüenciais Jaime Simão Sichman Professor Responsável versão:. (agosto ) Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Síntese de ircuitos Seqüenciais metodologia de síntese aqui adotada segue praticamente os mesmos passos da metodologia de análise, com os passos sendo adotados em ordem inversa. Para o projeto de circuitos mais compleos, como UPs de computadores, eistem métodos mais eficientes. Pode-se escolher entre o modelo de Meal e o modelo de Moore. Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Modelo de Meal/Moore tapas da Metodologia de Síntese i r i r Y k Z j - ntradas LOO STO Y k LOK FLIP-FLOPS Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II r LOO TUL MLY Obs: r =,,...p k =,,...q q = p se tipo q = p se tipo JK Z ranzini / j nunciado Resumido com Palavras Tabela de stados/saídas Tabela de citação 7 Tipo de flip-flop escrição Funcional iagrama de etalhada Transição de stados Tabela de stados Reduzida Projeto dos locos ombinatórios iagrama Lógico do ircuito Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II esignação de stados

2 tapas da Metodologia de Síntese tapa : etalhamento da escrição Funcional O comportamento do circuito deve ser epresso de forma sintética, relacionando o número de entradas e saídas e indicando como as entradas atuam sobre as saída, do ponto de vista dinâmico. Às vezes, é preciso agregar eemplos, diagramas de blocos simplificados ou até uma carta de tempos. eve ficar claro quando e em que condições as saídas ocorrem. eve-se escolher entre os modelos de Meal e Moore. Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II tapas da Metodologia de Síntese tapa : Obtenção do iagrama de stados partir da descrição funcional, deve-se identificar o número de estados necessários, suas saídas e suas transições, em função das entradas. tapa : Obtenção da Tabela de stados/saídas s informações obtidas no passo anterior são organizadas na forma de uma tabela. Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II tapas da Metodologia de Síntese tapas da Metodologia de Síntese tapa : Obtenção da Tabela de stados Reduzida s (t) (t) = = (t) s (t) = = liminam-se os estados redundantes, gerando uma tabela reduzida. = / / / / / / / / / / / / / / / / / / redundância entre estados será definida através de uma relação de equivalência. s (t + ) / z (t) s (t + ) / z (t) ( a ) ( b ) ranzini / Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II 7 Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II

3 tapas da Metodologia de Síntese tapa : esignação dos stados e posse da tabela de estados reduzida, pode-se identificar quantas são as variáveis de estado e, portanto, quantos flip-flops serão necessários. Podem ocorrer duas situações: númerodeestados= n númerodeestados< n tapas da Metodologia de Síntese No primeiro caso, são necessários n flip-flops e a designação dos i pode ser feita de qualquer modo. : s No segundo caso, também são necessários n flipflops, mas haverá estados cujo comportamento não está definido pela tabela de estados Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II tapas da Metodologia de Síntese tapa : Obtenção da Tabela de citação efine-se qual o tipo de flip-flop a ser utilizado e obtém-se a tabela de ecitação. omo resultado, têm-se as equações de ecitação. tapa 7: Projeto dos locos ombinatórios Projeta-se os circuitos combinatórios, minimizando as funções de chaveamento. omo resultado, obtêm-se as equações de estado e de saída. tapa : iagrama Lógico do ircuito Primeiro emplo de Síntese nunciado: Projetar um circuito sequencial síncrono que reconhece o primeiro ZRO após a ocorrência de três ou mais UNS consecutivos. tapa : escrição Funcional circuito tipo Meal o comportamento entrada/saída na borda de atuação de clock será: : : Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II

4 Primeiro emplo de Síntese tapa : iagrama de Transição de stados pela descrição funcional e enunciado, pode-se ver que serão necessários pelo menos estados: : estado inicial : estado que armazena a ocorrência de UM : estado que armazena a ocorrência de UNS consecutivos : estado que armazena a ocorrência de ou mais UNS consecutivos Primeiro emplo de Síntese / / / / / / / / Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Primeiro emplo de Síntese Primeiro emplo de Síntese tapa : Tabela de stados/saída t + / z t tapa : Tabela de stados Reduzida = = Não é possível simplificar a tabela anterior / / tapa : esignação dos stados omo eistem estados, n é igual a / / s / / / / Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II

5 Primeiro emplo de Síntese tabela de estados/saída assume então a seguinte forma: t t t = = / / / / Primeiro emplo de Síntese tapa : Tabela de citação Supondo que deva-se usar flip-flopipo : t t t = = / / / / t t t+ t+ / z t Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II 7 Primeiro emplo de Síntese tapa 7: Projeto dos locos ombinatórios R z LOK R z z = = + = tapa : iagrama Lógico ranzini / Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II

6 Segundo emplo de Síntese LOK z nunciado: Projetar um circuito sequencial síncrono que reconhece o primeiro ZRO após a ocorrência de três ou mais UNS consecutivos. dotar uma solução do tipo Moore e flip-flopipo. s ntrada :, nos instantes FIGUR. - IGRM SINIS ranzini / tapa : etalhamento da escrição Funcional O enunciado é o mesmo do primeiro eemplo, mas para melhor entender o comportamento entrada/saída é melhor desenhar a carta de tempos. Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II LOK z inicial STOS s ranzini / Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Segundo emplo de Síntese tapa : iagrama de Transição de stados Serão necessários pelo menos estados: : estado inicial : armazena a ocorrência do primeiro UM : armazena a ocorrência do segundo UM consecutivo : armazena a ocorrência do terceiro e demais UNS consecutivos : armazena o primeiro ZRO apórês ou mais UNS consecutivos Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II

7 Segundo emplo de Síntese Segundo emplo de Síntese tapa : Tabela de stados/saída () () () () t = = z t () Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Segundo emplo de Síntese tapa : Tabela de stados Reduzida Não é possível simplificar a tabela anterior tapa : esignação dos stados omo são necessários estados, n é igual a e utilizaremos a seguinte designação (arbitrária): s s F G H Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II 7 Segundo emplo de Síntese istem duas alternativas para tratar os casos não especificados: lternativa : Não especificar F G t = = H Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II z t 7 7

8 Segundo emplo de Síntese Segundo emplo de Síntese lternativa : Impor que o estado seguinte seja o estado inicial e a saída seja F G t = = H Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II z t F G H = = z t + Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Segundo emplo de Síntese tapa : Tabela de citação = = t t t Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Segundo emplo de Síntese tapa 7: Projeto dos locos ombinatórios / / t t / = + = + = t z = Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II

9 Simplificação da Tabela de stados R z Para se obter um circuito mais simples, é importante reduzir a tabela de estados, quando possível. sta redução é possível quando eistirem na tabela estados equivalentes. LOK R R ranzini / efinição: ois estados são equivalentes quando: produzem a mesma saída para o mesmo valor das entradas são levados a estados equivalentes para o mesmo valor das entradas Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Simplificação da Tabela de stados sta noção de estados equivalenteem as propriedades matemáticas de uma relação de equivalência istem dois métodos de simplificação: observação direta tabelas de implicação Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Simplificação por Observação ireta t = = / / / / / / / / / / + / z t Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II

10 ranzini / Simplificação por Observação ireta Simplificação por Tabelas de Implicação t = = Trata-se de um método útil quando o número de estados é muito grande. / / / / / / idéia é testar iterativamente se estados podem ser equivalentes dois a dois, seguindo um certo procedimento. / / Para isto, utiliza-se uma tabela de implicação. + / z t Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II 7 Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II ibliografia [] dith Ranzini e dson Fregni, Notas de ula de PS-, Parte, apítulo, Outubro de. Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II Gomi, Reali, Sato e Sichman ulas - PS - Fund. ng. omp. II