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Bruno Fadini » 14.Verso le reti sequenziali: Alee e sequenze - Modulo 3

Corso di Reti logiche

Verso le reti sequenziali: Alee e sequenze

Argomenti

Alee
- Definizione e classificazione
- Alee combinatorie
- Alee sequenziali (cenno)
Sequenze
- A livelli ed impulsive
- La codifica delle sequenze
- Segnali impulsivi binari e clock
Macchine impulsive e a livelli

Le Alee

Definizione

L’uscita della rete assume, anche se per brevi intervalli, valori imprevisti
Causate dalla presenza di ritardi che, in quanto fenomeni parassiti, non sono controllabili
Provocano un comportamento non deterministico della rete

Classificazione

Alee Transitorie: uscite aleatorie solo nel transitorio conseguente alle variazioni degli ingressi
Alee di Regime: uscite aleatorie anche dopo il transitorio
Alee Combinatorie (transitorie): l’uscita oscilla fra i 2 valori binari dell’uscita
Alee Sequenziali (di regime): l’uscita assume a regime un valore diverso da quello previsto

Alee combinatorie

Alee Multiple

Cause: variazioni simultanee di due o più variabili di ingresso (variazione fra ingressi non adiacenti)
Manifestazione. Sequenze di uscita indesiderate
Rimedi: Evitare transizioni tra ingressi non adiacenti

Esempio: la rete è y = a ≡ b; se b=a, dovrebbe essere sempre y=1, ma se la NAND superiore ritarda rispetto a quella inferiore, ….

Il ritardo è simulato agendo sui parametri di simulazione.

Schema esplicativo (alee multiple)

Schema dell'esempio

Alee combinatorie

Alea per Impulsi Concomitanti (Caso particolare di alea multipla)

Cause: Aleatori slittamenti fra essi
Rimedi: Evitare impulsi concomitanti

Esempio: la rete è x=a+b, y=a⋅b e b=a; dovrebbe essere x=y=a, ma slittando b rispetto ad a …

Il ritardo di b è simulato regolando il ritardo dei NOT: per ritardi crescenti si ottengono le simulazioni a), b), c).

Schema esplicativo (alea per impulsi concomitanti)

Schema dell'esempio

Alee combinatorie

Alea Statica

Cause: Transizione tra due implicanti distinti (Alee multiple interne e diverse durate dei ritardi nelle porte)
Manifestazione: Variazione temporanea dell’uscita che dovrebbe rimanere costante
Rimedi: Aggiunta di implicanti ridondanti che coprano ogni transizione

Alee combinatorie

Alea Dinamica

Si verifica esclusivamente in reti a più di due livelli

Cause: Alee statiche nelle sottoreti
Manifestazione: Oscillazione dell’uscita in corrispondenza di transizioni tra ingressi adiacenti con uscita differente
Rimedi: Eliminazione delle alee statiche “interne”

Schema esplicativo (alea dinamica)

Alee sequenziali (per completezza ed anticipando)

Alee derivanti da alee combinatorie transitorie: le reti sequenziali contengono reti combinatorie la cui uscita aleatoria può influenzare l’uscita sequenziale a regime
Alee per Corse critiche: Si creano alee multiple a causa della codifica adottata
Alee Essenziali: Intrinseche in alcune reti sequenziali, dipendenti dalla struttura matematica della rete

Le sequenze

Approccio preliminare alle reti sequenziali
Le reti sequenziali fanno corrispondere a sequenze di input sequenze di output, nel modo che si vedrà
Una sequenza è una successione nel tempo di “valori”, ciascuno determinato da una sua codifica su segnali binari
Per individuare i modelli di reti sequenziali occorre far riferimento alle caratteristiche temporali di questi valori, e non alla loro codifica (interessa, cioè. quanto tempo dura un valore)

Le sequenze

I diagrammi astratti delle sequenze

Per evidenziare le caratteristiche temporali delle sequenze, useremo appositi diagrammi astratti con in ascisse il tempo ed in ordinata i valori
I valori delle ordinate non sono ordinati
Ogni valore astratto è codificato su variabili binarie
Un valore astratto impulsivo è convenzionalmente rappresentato come nell’esempio

Diagramma astratto

Le sequenze

Livelli ed impulsi

Un valore astratto in una sequenza può essere
- Impulsivo, se la sua durata è idealmente nulla
- A livelli, se non impulsivo
Di conseguenza una sequenza può essere:
- Impulsiva, se contiene valori impulsivi
- A livelli, se contiene solo valori a livelli

Sequenza a livelli

Sequenza impulsiva

Le sequenze

Segnale binario impulsivo

Determina un istante con un suo fronte o con la sua breve durata
Può rappresentare solo il tempo un evento ed il tempo in cui si realizza

Il clock

Segnale binario impulsivo a frequenza costante
Rappresentare solo il tempo

Clock reale ed ideale

Le sequenze

Sequenze e codifica

Le sequenze astratte sono in generale costituite da L segnali binari a livelli, K impulsivi
Le sequenze astratte a livelli hanno k=0
Le sequenze astratte impulsive possono essere:
- a sincronizzazione esterna: k=1
- autosincronizzata: k>1
- puramente impulsiva se L=0