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Universidad Rey Juan Carlos

ESTRUCTURA Y TECNOLOGÍA DE COMPUTADORES

Introducción a los circuitos secuenciales

Luis Rincón Córcoles José Ignacio Martínez Torre Cristina Conde Vilda

Introducción a los circuitos secuenciales

Programa
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Circuitos Secuenciales: Conceptos de ESTADO y REALIMENTACIÓN Concepto de sincronismo. Tipos de sincronismo Técnicas derepresentación de circuitos secuenciales Concepto de biestable Tipos de biestables Parámetros temporales de los biestables Metaestabilidad Biestables S-R 8.1. S-R NOR y S-R NAND asíncronos 8.2. S-R síncrono Biestables D Biestables J-K Biestables T Biestables maestro-esclavo Conversión entre biestables Entradas asíncronas en los biestables Biestables síncronos por flancos con habilitación de entrada y/o desalida.

9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

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Introducción a los circuitos secuenciales

1. Circuitos secuenciales: concepto de estado
En los sistemas secuenciales la salida Z en un determinado instante de tiempo ti depende de X en ese mismo instante de tiempo ti y en todos los instantes temporales anteriores. Para ello es necesario que el sistema disponga de elementos de memoria que lepermitan recordar la situación en que se encuentra (⇒ estado).
G : función de salida Z(t) = G(X(t),S(t))  S(t + 1) = H(X(t),S(t)) H : función de transición

X(t)

G,H

Z(t)

S(t)

Realimentación S(t+1) memoria

X(t): entrada actual Z(t): salida actual S(t): estado actual S(t+1): estado próximo

Como un sistema secuencial es finito, tiene una capacidad de memoria finita y un conjuntofinito de estados posibles ⇒ máquina finita de estados (FSM: finite state machine).

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Introducción a los circuitos secuenciales

Concepto de realimentación
Un sistema secuencial dispone de elementos de memoria cuyo contenido puede cambiar a lo largo del tiempo. El estado de un sistema secuencial viene dado por el contenido de sus elementos de memoria. Es frecuente que en los sistemassecuenciales exista una señal que inicia los elementos de memoria con un valor determinado: señal de inicio (reset). La señal de inicio determina el estado del sistema en el momento del arranque (normalmente pone toda la memoria a cero). La salida en un instante concreto viene dada por la entrada y por el estado anterior del sistema. El estado actual del sistema, junto con la entrada, determinará elestado en el instante siguiente ⇒ realimentación.
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Introducción a los circuitos secuenciales

2. Concepto de Sincronismo
Existen dos tipos de sistemas secuenciales: asíncronos y síncronos. Los asíncronos son sistemas secuenciales que pueden cambiar de estado en cualquier instante de tiempo en función de cambios en las señales de entrada. Son más frecuentes en la vida real. Existen métodosespecíficos para diseñar sistemas asíncronos (no los vamos a estudiar). Los síncronos son sistemas secuenciales que sólo pueden cambiar de estado en determinados instantes de tiempo, es decir, están “sincronizados” con una señal que marca dichos instantes y que se conoce como señal de reloj (Clk). El sistema sólo hace caso de las entradas en los instantes de sincronismo. Son más fáciles de diseñar.En este tema estudiaremos los sistemas síncronos, y al final veremos cómo “sincronizar” los sistemas asíncronos.
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Introducción a los circuitos secuenciales

Tipos de sincronismo
El reloj es una señal periódica que regula el funcionamiento y sincronismo de un sistema síncrono. Pulso de Pulso de
Flanco de bajada nivel alto nivel bajo Nivel alto

Clk
Nivel bajo Flanco de subida Ciclo dereloj (medido entre dos flancos de subida) Ciclo de reloj (medido entre dos flancos de bajada)

Tipos de sincronismo: Sincronismo por nivel (alto o bajo): el sistema hace caso de las entradas mientras el reloj esté en el nivel activo (alto o bajo). Sincronismo por flanco (de subida o de bajada): el sistema hace caso de las entradas y evoluciona justo cuando se produce el flanco activo (de...
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