Come analizzare un circuito sequenziale

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

Come analizzare una macchina a circuito sequenziale? Per prima cosa è necessario sapere che il sistema sequenziale è un circuito nel quale in ogni istante, le uscite, dipendono oltre ai valori degli ingressi anche dalla "storia" pregressa dell'intero sistema, che è rappresentata dalla memoria M. La funzione principale dei sistemi sequenziali è la memorizzazione ed elaborazione dell’informazione. Un ulteriore funzione è quella di trasportare informazioni tra registri e registri.

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Forniamo un esempio di sistema sequenziale: pensiamo per un attimo di dover progettare un circuito che, ricevendo 0 in ingresso, produce 0 in uscita; se in ingresso riceve 1, produce in uscita 1. Il funzionamento di un circuito sequenziale può essere infatti descritto come un automa a stati finiti.

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Prendendo uno schema circuitale ed identificati gli elementi di memoria inclusi possiamo dire che in ogni istante, la memoria del sistema, cioè quel valore binario che viene memorizzato negli FF, identifica precisamente lo stato esatto in cui si trova il sistema. Per ogni stato e per ogni combinazione di input è infine possibile conoscere i valori delle uscite ed lo stato seguente in cui il sistema transiterà.

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Negli gli elementi di memoria di un circuito, gli FF, si nota che gli stati del circuito sono rappresentati da combinazioni di valori differenti che sono memorizzabili nei FF; le combinazioni sono disponibili sulle uscite Qi. Per un numero n di FF, troveremo 2n combinazioni e 2n stati. Assegniamo poi un simbolo ad ogni combinazione di memoria. Troveremo 2 FF, e 4 valori memorizzati. Assegniamo allora la seguente codifica: S0→00, S1→ 01, S2 →10, S3 →11. Prendiamo in considerazione la parte combinatoria del circuito: quello che si ricavano sono espressioni booleane su ogni ingresso di tutti gli FF che sono contenuti nel circuito scelto; queste funzioni sono anche chiamate funzioni di eccitazione dei FF.

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In sintesi è possibile ottenere l’automa e/o la tabella delle transizioni del circuito sequenziale che dobbiamo progettare. Questo comporta una riflessione sul problema e rappresentarlo graficamente. Può essere utile, per modellare un automa, dividere il problema in sotto problemi ottenendo così un sotto problema scomponibile. Ottenuto l’automa che crea il funzionamento della macchina a stati, abbiamo tutte le possibilità di minimizzazione come nel metodo appena visto. Ecco come analizzare un circuito sequenziale.

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