Последната
актуализация
на този
раздел е от 2019
година.
8.4 Борба със състезанията
В
не особено
сложни
логически
схеми паралелните
пътища и
различните
съчетания на
сигналите,
които са
потенциално
опасни от гледна
точка на
състезанията,
лесно могат
да бъдат
намерени “с
просто око”,
при необходимия
опит, разбира
се.
В
останалите
случаи
проектантът
следва да
използва три
основни
метода при
борбата със
състезанията:
тактуване,
построяване
на
противосъстезателни
схеми и отчитане и
използване
на минималното
време за
превключване.
Тактуване.
Същността на
този метод се
състои в
това, че по
цялата
логическа
схема на
проектираното
устройство
се
разпределя
единна система
от тактуващи
сигнали. Може
да се приеме,
че тази
система се
състои от
най-малко две
периодични
последователности
С1 и С2 с един и същи
период, чиито
единични
импулси са
дефазирани и
незастъпващи
се, така щото
винаги е
изпълнено
равенството
С1ÇС2=0,
както е
показано на
фигура 8.4.1.
Фиг.
8.4.1. Незастъпващи
се тактови
последователности
За
такава
тактуваща
система се
казва, че тя е двутактова.
Няма обаче
причина
системата да
бъде многотактна
(многофазова).
Всяко
превключване
на
комбинационна
схема
стартира с
входни
сигнали,
възникващи синхронно
по тактовите
импулси на
серията С1, а
изходните й
стойности се
приемат за
истинни
синхронно по
тактовите
импулси на
серията С2.
Приема се, че
времето Т/2 , т.е.
полупериодът
е достатъчен
за завършване
на
преходните
логически
процеси в
комбинационната
схема и тя
формира стабилни
истинни
стойности в
края на
полупериода.
Казаното
изразява
същността на принципа
на
двутактното
(двуфазно)
тактуване.
Приложението
на този
принцип в
логическата
структура на
устройствата
се разяснява
чрез фигури 8.4.2
и 8.4.3, на които е
изобразено примерна
логическа
структура и
времедиаграма
на
микрооперациите
запис
съответно.
Фиг.
8.4.2. Примерна
логическа
структура
Показаната
логическа
структура
съдържа последователно
(в три нива)
записващи
възли с
памет.
Входните комбинационни
схеми
получават
информацията
от изходите
на
предидущото
ниво, преобразуват
го в нови
логически
стойности,
които се
записват в
следващото
ниво с
помощта на
управляващ
сигнал УС,
който е
синхронен съответно
с тактовата
последователност
С1 или С2. Има се
предвид, че
структурата
на регистрите
е построена
от тригери
тип Latch.
Тук
препоръчваме
на читателя
отново да прегледа
изложеното в
пункт 3.1.
Фиг.
8.4.3. Времедиаграма
при двуфазно
тактуване
Един
от
най-важните
изводи, които
се изявяват
след анализ
на времедиаграмата
е, че
обратните
връзки, като
тази от
изхода на
ниво 3 към
входа на ниво
2, следва да се
изграждат
между нива,
които се управляват
синхронно с
различни
фази. По този
начин, при
двутактна
синхронизация,
във всеки
полутакт,
приблизително
половината
от
логическите
схеми се
намират в състояние
на
превключване,
а другата
половина
съхранява
състоянието,
което е
записала в
предидущия
полутакт.
Системата на
двутактна
синхронизация
разсича
информационния
поток на две
дискретни
порции, които
се
преместват в
посока към
изхода,
образуват
циклични вериги,
но никога не
се движат
едновременно.
Системата
на двутактна
синхронизация
е основа за
изграждане
на конвейрната
обработка на
микрооперационно
ниво.
Системите
с многофазова
синхронизация
позволяват
разсичане на
информационния
поток на
повече
порции,
образуване
на различни
по дълбочина
цикли и
позволяват
по голяма
гъвкавост
при
изграждане
на конвейрната
организация.
Параметрите
на
синхронизиращите
серии се определят
от времената,
необходими
за превключване
на
комбинационните
схеми и на
тригерите в
регистрите.
Основният
параметър е
продължителността
на полутакта.
Той не може
да бъде
по-малък от
максималното
време за
превключване
на
комбинационно
ниво плюс
времето за
превключване
на тригерите
в запомнящо
ниво.
Продължителността
на
единичните импулси
в
синхросериите
обикновено е
не по-малка
от 4.t,
което е
времето за
превключване
на един елементарен
тригер с
входни
синхронизиращи
инвертори
(вижте
например
фигура 3.1.4 или
фигура 3.1.9).
Синхронизиращите
импулси не се
използват
непосредствено
в качеството
им на
управляващи
сигнали, тъй
като те следват
непрекъснато
във времето.
При построяване
на
времедиаграмата
от фигура 8.4.3,
сме имали
предвид, че
управлението
се осъществява
с
управляващи
сигнали,
които се
появяват
синхронно с
предните
фронтове на
съответните
синхроимпулси.
От
особено
значение тук
е
продължителността
на
управляващите
сигнали. Тъй
като периодите
на двете
тактови
последователности
се застъпват,
то продължителността
на
управляващите
сигнали не бива да
бъде равна на
периода.
Най-подходящата
схема за
формиране на
управляващите
сигнали е
тяхното
стробиране в
управляващото
устройство с
единичните импулси
на
съответните
синхронизиращи
последователности.
Честотата
на тактовия
генератор,
като правило,
се определя
на ранните
етапи на
проектиране
на даденото
устройство,
ето защо за
проектанта
на
функционалните
възли, продължителността
на полутакта,
а
следователно
и максимално
допустимото
закъснение в
комбинационно
ниво,
представлява
зададена
величина. Ако
времето за
превключване
на синтезираното
комбинационно
ниво
надвишава
зададената
величина, то
това
комбинационно
ниво следва
да се раздели
на две нови,
като между
тях се
постави
регистрово
ниво, или с
други думи от
комбинационната
схема се
формират две
нови нива.
Следващият
раздел е:
8.5
Първична
обработка на
външни сигнали