Ein Schaltwerk arbeitet in Schritten
Eine Ampel zeigt normalerweise auf rot. Drückt man den Knopf wechselt sie auf grün. Sie verbleibt dort für 3s und wechselt wieder auf grün.
Zustandsgraph
Knoten des Graphen
Knoten des Graphen sind die Zustände des Schaltwerks
Gerichtete Kante
Eingabe i
Ausgabe o
i/o durch Schrägstrich getrennt
z0->z0
z0->z1
z1->z0
z0->z0
z0->z1
z1->z2
z2->z0
Takt
Eingabesignal: Eingabe, Signal, Knopf
Ausgabe: Farbe Signal Wert 0 Rot, 1 Grün
z0 <= z0 AND NOT Knopf OR z2
z1 <= z0 AND KNOPF
z2 <= z1
Farbe <= z0 AND Knopf OR z1 OR z2
Takt
Taktsignal
Taktdauer
Ein Schaltwerk arbeitet normalerweise mit Zuständen fester Dauer
Länge eines Taktes: Taktdauer
Taktsignal: Steigende Flanke des Taktes
z0, z0+, z1, z1+, z2, z2+, zw, zw+
Übergangsschaltnetz für
z0+
z1+
z2+
Übergangsschaltnetz für z0+ => n Bit Register => z0
Übergangsschaltnetz für z1+ => n Bit Register => z1
Übergangsschaltnetz für z2+ => n Bit Register => z2
n Bit Register
n Dateneingänge
n Datenausgänge
CLK oder Taktsignal, Steuereingang
CLK oder Taktsignal, Steuereingang
Flip Flop
1.) Wirkintervall: Setzzeit + Haltezeit
2.) Kippintervall: Die Zeit in der das Datensignal frühestens oder spätestens am Ausgang erscheint, nachdem das Taktsignal statt gefunden hat
1.) Setzzeit: Die Zeit in der das Datensignal vor der Taktsignal stabil sein muss
2.) Haltezeit: Die Zeit nachdem das Datensignal nach dem Taktsignal stabil sein muss
Master Slave Flip Flops: Wirk und Kippintervall überlappen sich nicht
Q <= Q' NOR R
Q' <= Q NOR S
CLK
R, S, Q, NOT Q
R, S, Q, Q'
CLK, D, ENABLE
CLK, D
...
ASM-Diagramme - Algorithmic State Machine Chart
1.) ASM-Diagramme
2.) Flussdiagramme (Float Chart)
Addressregister, Universalregister
AR - Addressregister
IR - Instruction Register
Most Significant Bit - MSB - 2^7 - das linke Bit
Least Significant Bit - LSB - 2^0 - das rechte Bit
Randbits
R2(7:0)
IR <- M [PC], PC <- PC + 1
Abkürzende Schreibweise
IR <- M [PC++]
RTL-Notation
Logische Ooperation
NOT
AND
OR
EXOR
Arithmetische Operation
Addition +
Inkrement ++
Subtraktion -
Dekrement --
Einerkomplement
Verschiebung und Konkatenation
Schiebe um n bit nach rechts << n
Schiebe um n bit nach links >> n
Rotiere um n bit nach rechts: <-° n
Rotiere um n bit nach links: °-> n
Konkatenation zweier Vektoren zu einem grösseren ||
RTL-Notation - Register-Transfer-Level
Übergangsschaltnetz
Ausgangsschaltnetz
Transformation Mealy nach Moore
Korrespondierender Moore Automat
Kante
Gerichtete Kante
Eingehende Gerichtete Kante
Ausgehende Gerichtete Kante
Das Ausgangssignal erfolgt einen Takt verzögert
Gerichtete Kante
Gerichtete Kante des Zustands Za
Bei dem Moore Automaten findet das Ausgangssignal im Zustand statt
...
Za, Zb
Zustand, Za, Zb
Moore: Zb, Zbo
Spaltung in mehrere Ausgaben
o1, o2, o3
Zbo1, Zbo2, Zbo3
i/o durch Schrägstrich getrennt
Blockschaltbild eines Computers
Leitwerk
Programmzähler PC
Instruction Register
OpCode
Addressfeld
Ablaufsteuerung
Holen (fetch)
Ausführen (execute)
Rechenwerk
Universalregister
Addressregister
Schiebemultiplexer
Statusflags / Register
Speicher
Datum Befehl Datum Befehl Datum Befehl
Ein und Ausgabe
1. RESET
Initialisiere Prozessorregister: Zum Beispiel PC <- xxxx
2. Programmzyklus
Wiederhole solange Betriebsspannung vorhanden
Hole OpCode
IR <- M[PC++]
Hole Operanden
Operandenaddresse/Register <- M [PC++]
Führe Operation gemäss OpCode aus
Verknüpfung, arithmetisch logisch
Lade und Speicherbefehl
Sprungbefehl
