Nell’articolo di oggi analizzeremo nel dettaglio il progetto di circuiti sequenziali sincroni

Negli articoli precedenti abbiamo visto:

• Come funziona una CPU: progetto di circuiti logici #0
• Come funziona una CPU: Flip-Flop SR asincrono #0.1
• Come funziona una CPU: Flip-Flop sincrono #0.1.1
• Come funziona una CPU: Flip-Flop D #0.1.2
• Come funziona una CPU: Flip-Flop Master-Slave #0.1.3
• Come funziona una CPU: Modello di Huffman #0.2

Prima di iniziare rinfreschiamoci con un recap sui circuiti sequenziali.

 Un circuito si dice sequenziale se:

• i valori delle uscite dipendono sia dai valori correnti degli ingressi, sia dalla storia passata del sistema (dai valori applicati in precedenza)
• implementano funzioni dipendenti dal tempo
• sono in grado di memorizzare informazioni
• sfruttano i ritardi delle porte (mediante i flip-flop).

Il flip-flop è un elemento circuitale in grado di memorizzare un bit (funzionalmente non è poi tanto diverso dalle memorie RAM, ROM, Flash, etc.) che opera insieme alle porte logiche all’interno di un circuito. Può essere costruito violando una delle regole dei circuiti combinatori ben formati: quella che prevede l’assenza di cicli all’interno del circuito stesso.

Arriviamo subito al sodo e capiamo nel dettaglio le fasi del progetto di circuiti sequenziali sincroni.

1. Costruzione della tavola degli stati;
2. Minimizzazione (eliminazione degli stati equivalenti):
   1. è una fase in cui si diminuisce il numero degli stati sino al valor minimo essenziale. Di conseguenza si minimizza anche il numero di Flip-Flop (e quindi il numero di ingressi ed uscite della logica combinatoria), il chè comporta senz’altro vantaggi in termini di costo e di semplicità di progettazione del circuito ma NON in termini di velocità;
3. Assegnazione degli stati:
   1. è la fase attraverso cui si passa da una rappresentazione degli stati mediante nomi simbolici ad una specifica configurazione di n Flip-Flop (si costruisce una mappa di equivalenza tra gli stati con i nomi simbolici ed i corrispondenti valori dei Flip-Flop);
4. Costruzione della tavola di verità della rete combinatoria:
   1. è la fase in cui si realizza la tavola di verità della logica combinatoria (che ricordiamo essere un circuito combinatorio a tutti gli effetti). Ciò permette di passare all’ultima fase del progetto;
5. Sintesi della rete combinatoria:
   1. è la fase in cui si effettua la sintesi della logica combinatoria, a partire dalla corrispondente tavola di verità ricavata nella fase precedente;

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