同步时序和异步时序电路
同步时序电路
同步时序电路的组成规则:一个电路是同步时序电路,若它由相互连接的电路元件构成,则需要满足以下条件:
- 每一个电路元件是寄存器/组合电路
- 至少一个电路元件是寄存器
- 所有寄存器都接收同一个时钟信号
- 每个环路至少包含一个寄存器
最简单的同步时序电路
同步时序逻辑电路的流水线形式
异步时序电路
非同步时序电路:异步电路
同步和异步电路
理论上,异步电路设计比同步电路设计更通用
因为:系统时序不受时钟控制的寄存器约束
类比→用任意电压的模拟电路比数字电路更通用;可使用各种反馈的异步电路比同步电路更通用
但,同步电路比异步电路更好设计;数字电路比模拟电路更容易。
实际上,几乎所有的系统本质上都是同步的。(两不同时钟的系统间通信、任意时刻接收输入,异步电路也重要)
总之,研究异步电路可能有利于改进同步电路
有限状态机
设计有限状态机的步骤:
1.确定输入输出
2.画状态图
3.对Moore型状态机:
①写状态转换表
②写输出表
4.对Mealy型状态机:
写出组合的状态转换表和输出表
5.选择状态编码(影响硬件设计)
6.为下一状态和输出逻辑写布尔表达式
7.画出电路草图
时序逻辑的时序
时钟沿对D采样:触发器在时钟沿上升沿将输入D复制到输出Q