ビーチサンダル&ラッチを理解しようとしています。モリス・マノのデジタルロジックの本を読んでいます。私が理解できないことの1つは、なぜフリップフロップをクロックするのかということです。
「有効」またはゲート付きラッチが必要な理由を理解しています。しかし、時計の使い方は何ですか？私はこれを理解することができません。必要なフリップフロップ&を有効にして入力を与えることができないのはなぜですか？入力を変更すると、出力が変更されます。クロックの上昇または下降で出力を変更する必要があるのはなぜですか。エッジ（エッジトリガーフリップフロップの場合）？
これに関するヘルプをいただければ幸いです。
回答
フリップフロップの出力がいくつかのロジック関数を介して供給され、独自の入力に戻されるときにカオスが発生しないように、フリップフロップをクロックする理由の1つ。
フリップフロップの出力が入力の計算に使用されるため、整然とした動作が必要になります。出力（したがって入力）が安定するまでフリップフロップの状態が変化しないようにするためです。
このクロッキングにより、ビルドが可能になります。ステートマシンであるコンピュータ：現在の状態があり、現在の状態といくつかの入力に基づいて次の状態を計算します。
たとえば、増分を「計算」するマシンを構築するとします。 0000から1111までの4ビットカウント、その後、ndは0000にラップアラウンドし、続行します。これは、4ビットレジスタ（4つのDフリップフロップのバンク）を使用して実行できます。レジスタの出力は、1（4ビット加算器）を加算してインクリメントされた値を生成する組み合わせ論理関数を介して出力されます。この値は、単にレジスタにフィードバックされます。これで、クロックエッジが到着するたびに、レジスタは1に前の値を加えた新しい値を受け入れます。グリッチなしで2進数をステップスルーする、整然とした予測可能な動作があります。
クロッキング動作は、他の状況でも役立ちます。回路に多くの入力があり、同時に安定しない場合があります。出力が入力から瞬時に生成される場合、入力が安定するまでカオスになります。出力に依存する他の回路にカオスを認識させたくない場合は、回路にクロックを供給します。入力が安定するまで十分な時間をとってから、回路に値を受け入れるように指示します。
クロックは、本質的に、ある種のフリップフロップのセマンティクスの一部です。 Dフリップフロップは、クロック入力なしでは定義できません。クロック入力がない場合、D入力を無視するか（役に立たない！）、または単に入力を常にコピーします（フリップフロップではありません！）。RSフリップフロップにはクロックがありませんが、2つの入力を使用します。入力を「セルフクロッキング」にする状態を制御します。つまり、入力と状態変更のトリガーになります。すべてのフリップフロップには、状態をプログラムする入力の組み合わせが必要です。入力のすべての組み合わせがプログラミングをトリガーする場合、または入力のすべての組み合わせが無視される（状態が維持される）場合、それは役に立ちません。クロックとは何ですか？クロックは、特別な専用入力であり、他の入力は無視されるか、デバイスをプログラムするかどうか。複数の入力間でエンコードするのではなく、これを個別の入力として持つと便利です。
コメント
- カウンターまたはステートマシンのクロッキングの必要性を説明するときに意味があります。’は時計ではないため、カウンターは値を変更し続けます（& reset）&無限に始まりますか？ステートマシンと同じです。 （私がウィキから読んだものから、状態が変更されているので、単なる一種のステートマシンに対抗します）。しかし、レジスターでもクロックを使用します。その場合、なぜですか？また、クロックのないアプリケーションで使用できるフリップフロップ（使用可能）があるかどうかも知りたいですか？
- 出力が変化し続けると、フリップフロップ出力を必要とする他のデバイスが勝ちます’正しく受信できず、動作が不安定になる可能性があります。それで、この安定性の問題はありますか？今、私は安定性の概念を理解しようとしています。特にあなたが説明したこれらの2つのパラグラフ：”フリップフロップ’の状態が出力（したがって入力）まで変化するのを防ぐため” “回路に多くの入力があり、同時に安定しない場合があります”
回答
2つのラッチが背中合わせになっているため、立ち上がりエッジのフリップフロップを想定できます。 、そのうちの1つは、クロック信号がローになった直後に有効になり、ハイになるまで有効のままになります。 2番目は、クロックがハイになった直後に有効になり、ローになるまで有効のままになります。どちらのフリップフロップも有効になっていない短い瞬間があるということは、フリップフロップの出力がコンビナトリアルロジックを介して入力に安全にフィードバックされる可能性があることを意味します。 1クロックサイクルで出力を変更すると入力が変更される場合がありますが、その入力変更は次のクロックサイクルまで影響しません。
これまで、デジタルデバイスではかなり一般的でした。いわゆる「2相クロック」を使用します。このクロックワイヤは、各サイクルでオーバーラップしない間隔でハイになっています。すべてのラッチは2つのグループに分けられ、1つのクロックがラッチの最初のグループを制御します。もう一方のクロックは2番目を制御します。ほとんどの場合、各グループの出力は、もう一方の入力を計算するためにのみ使用されます。各クロックサイクルは、最初のクロックの1つ以上のパルスで構成され、少なくとも1つは最小値を満たす必要があります。 -長さの仕様、および2番目の1つ以上のパルス（同じ要件）。このような設計の利点の1つは、クロックフェーズ間のデッドタイムがクロックスキュー量を超える場合、クロックスキューに非常に耐えることができることです。そのような設計では、2つのクロックを実行する必要があります配線はいたるところにあり、最大速度を得るには、通常、ロジックを2つのグループに分割し、それらの間の伝搬遅延のバランスをとる必要があります。
より「現代的な」アプローチは、すべてのラッチ要素を使用することです。 （レジスタ）単一のクロックワイヤを受信し、基本的に独自の重複しない内部クロックを生成します。これには、最大クロックスキューがレジスタ間の最小伝搬時間を超えないことが必要ですが、最新のツールを使用すると、過去数十年で可能であったよりも正確にクロックスキューを制御できます。さらに、多くの場合、単相クロッキングにより、ロジックを2つのグループに分割する必要がなくなるため、設計が簡単になります。
回答
デジタル実回路には多くのゲートが含まれることは誰もが知っています。信号は、出力を提供する最後のゲートに到達するために複数のパスをたどる必要がある場合があります。信号は、最後のゲートに到達するさまざまなパスを「伝搬」するのにある程度の時間がかかります。伝播にかかる時間は、異なるパスで同じではありません。これは、私たちがグリッチと呼ぶものにつながります。グリッチが発生するのは、一部のパスが他のパスよりも短いためです。信号が最後のゲートに到達する前に短いパスを使用すると、長いパス上の他の信号がゲートに到達する直前に影響を及ぼします。これが瞬間的にもたらす出力は間違っており、デジタル回路で危険になり、エラーの伝播につながる可能性があります。
ここで、なぜクロックが必要なのかを説明します。クロックは基本的に回路を単一の外部信号に「同期」させます。回路が音楽のように調整されているビートと考えてください。物事はこの時計と調和して起こります、時計なし=回路は無効になります。クロックを使用することにより、回路のさまざまな部分が同時に調和して機能することを確認します。このようにして、回路の動作をより予測可能にします。また、温度や製造上の変動による伝播遅延の変化による影響も少なくなります。これはクロックをカバーします。
フリップフロップは、「クロックエッジ」が発生したときにアクション（入力ポートでの入力に応答して出力を変更する）を実行するデジタル回路要素です。クロックエッジは、クロック信号が0から1または1から0になるときです。クロック波を引くだけで、私が何を意味するかがわかります。ラッチと呼ばれる要素の別のグループがあります。特定の制御信号が特定の論理レベルにあり、エッジを待たない場合、ラッチの出力は入力を反映するように変化します。この制御信号は、ラッチではENABLEと呼ばれます。ラッチは機能する場合があります。イネーブルが1で出力を変更する場合、またはイネーブルが0の場合。これはラッチのタイプによって異なります。対照的に、フリップフロップは実際には、クロックが供給されている場合にのみ 何かを行います。エッジ。ラッチとフリップフロップのこの違いに注意してください。また、ラッチが相互に接続されてフリップフロップを作成し、イネーブルがクロックエッジが発生したときにのみフリップフロップに何かを実行させることを忘れないでください。この場合、イネーブル信号に名前を付けます。人間の時計はティックティックティックになり、フリップフロップはティックでのみ何かを実行し、ティックの間では何もしません。
それでもはっきりしない場合はIndian Institute ofTecからyoutubeでnptelhrdの講義を見るとメリットがありますデジタル回路の技術。
コメント
- “時計を使用して、さまざまな部分を確認します。回路のは同時に調和して動作します。 “-これを行うにはどうすればよいですか？ビデオをチェックします。
- フリップフロップは、の立ち上がりエッジ（または負のエッジでトリガーされるフリップフロップの場合は立ち下がりエッジ）での入力を反映するように出力を変更するデバイスであることに注意してください。ポジティブエッジでトリガーされるフリップフロップの制御信号。この制御信号は、壁掛け時計の目盛りに似ているため、周期的な性質から時計と呼ばれます。クロック信号が存在する場合、フリップフロップは何かを実行します。存在しない場合、入力は出力に何も起こりません。混乱しないように、ラッチとフリップフロップの違いと類似点も早い段階から知っておいてください。
回答
非同期カウンターなどがあります。ここに1つあります：-
入力パルスが入力に到達すると（変化する）、リップルカウンターとも呼ばれます。最初のフリップフロップの状態）、その状態の変化は、残りのフリップフロップに波及するのに有限の時間かかります。その小さいが有限の時間の間、出力ABCDは、最終的なフリップフロップが安定するまで、予測できない過渡値を持ちます。
出力ABCDがすべてDタイプのフリップフロップを介して供給され、一緒にクロックされた場合、決済期間のしばらく後、この”より良い”バージョンのABCDは決して” display “この一時的な動作。
この回避のために、エンジニアは同期クロック回路を使用することがあります。申し訳ありませんが、入力はこれの左からであり、Q0からQ3は前の図のABCとDにマップされます：-
少し複雑ですが、出力に多数のDタイプがある非同期カウンターと比較して、高速でパーツが少なくなっています。
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- まあ、カウンターがあれば意味があります。しかし、フリップフロップがクロックなしで使用されるアプリケーションはありますか？または、フリップフロップはクロックなしでは使用できませんか？
- @avi最初の例（非同期カウンター）は、’から入力を取得していると見なす必要はありません。 div id = “c8ec63eb53”>
クロック”。それは、シャフトがどれだけ速く回転するかを見ている磁気センサーから来るパルスである可能性があります。 “がゲートするシステムには”マスター”クロックがあります”毎秒カウントしますが、カウンターに入る”シグナル”は’必ずしも時計ではありません。アナログコンパレータからの出力は、” clock ” a ” 1 “をDタイプの出力に接続し、別のアナログコンパレータからの出力でDタイプをリセットできます。これを使用して、アナログ波形から派生した信号を生成できます。クロック自体はありません。
回答
非同期システムや同期システムよりも同期システム（同期システムとは、組み合わせロジックとクロックフリップフロップのコレクションを意味します）の設計が簡単なためです。システムはより信頼性があります。ただし、非同期ステートマシンの設計は、同期システムよりもはるかに高速で低電力で出力を計算できるため、検討する価値があります。