Tema7 Circuitos Secuenciales

Estructura y Tecnología de Computadores (ITIG)

Luis Rincón Córcoles
José Ignacio Martínez Torre
Ángel Serrano Sánchez de León

Tema 7. Introducción a los circuitos secuenciales

Programa
1. Circuitos Secuenciales: Conceptos de Estado y Realimentación.
2. Concepto de biestable.
3. Sincronismo. Entradas asíncronas.
4. Parámetros temporales de los biestables.
5. Ejemplo de biestables: Tipo D.
6.Bibliografía.
Conceptos básicos: circuito secuencial, realimentación, sincronismo por nivel/flanco,
entradas asíncronas (clear, reset, preset, set), biestable, parámetros temporales
de los biestables, biestables D, clock enable, output enable, estado de alta
impedancia.

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Tema 7. Introducción a los circuitos secuenciales

1. Circuitos secuenciales: concepto de Estado
En los sistemassecuenciales 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 le permitan recordar la situación en
que se encuentra ( estado).
Z(t) = G(X(t),S(t))
G : función de salida
S(t + 1) = H(X(t),S(t)) H : función de transición

X(t)

G,HRealimentación
S(t)
memoria

Z(t)

S(t+1)

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 conjunto finito de estados posibles
máquina finita de
estados (FSM: finite state machine).

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Tema 7. Introducción a los circuitos secuenciales

Concepto de Realimentación
Un sistema secuencialdispone 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 sistemas secuenciales 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 delarranque
(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 el estado en
el instante siguiente
realimentación.

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Tema 7. Introducción a los circuitos secuenciales

2. Concepto de biestable
Un biestable es un dispositivo capaz de almacenar un bit(1 ó 0).

Principio de funcionamiento de un biestable: Utilizando realimentación
entre puertas se puede mantener (almacenar) un valor estable hasta que
cambien las condiciones de entrada.
Ejemplos:
E

S

S(t+1) = S(t)+E

Estas dos puertas NOT mantienen un
valor estable (no puede modificarse
porque no hay entradas)

Al poner E a 1, S valdrá 1 (ese 1 ya
no se puede borrar)
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Tema 7. Introducción alos circuitos secuenciales

3. Sincronismo
Tipos de sistemas secuenciales:
Asíncronos: pueden cambiar de estado en cualquier instante de tiempo en función
de cambios en las señales de entrada.
Síncronos: sólo pueden cambiar de estado en determinados instantes de tiempo, es
decir, están “sincronizados” con una señal de reloj (Clk). El sistema sólo hace caso de
las entradas en los instantes desincronismo.

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 subida o de bajada).

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Tema 7. Introducción a los circuitos secuenciales

Entradasasíncronas
Normalmente los biestables síncronos cuentan con entradas asíncronas
que se utilizan para forzar un valor determinado en los mismos al margen del
reloj.
Puesta a 0 asíncrona: clear (n. bajo, activado cuando clear=0), reset (n. alto,
activado con reset=1).
Puesta a 1 asíncrona: preset (n. bajo, activado cuando preset=0), set (n. alto,
activado cuando set=1).

Las entradas asíncronas de un...