Chương 4: Hazard docx

9/9/2011 1 Chương 4 Hazard 4.1 Hazard trong các hệ tổ hợp Xung nhiễu (glitch) và hazard Hệ có Hazard tĩnh 1 9/9/2011 2 Hệ có Hazard tĩnh 1 được loại trừ Mch c bn có hazard tĩnh 0 Đặc tính của hazard tĩnh 0 • Có 2 đường dẫn cho x. • Có 1 biến bị đảo. • Hội tụ lại ở cổng AND Mch c bn có hazard tĩnh 1 Đặc tính của hazard tĩnh 1 • Có 2 đường dẫn cho x. • Có 1 biến bị đảo. • Hội tụ lại ở cổng OR 9/9/2011 3 4.2 Phát hiện các hazard tĩnh 0 và tĩnh 1 Phát hiện sự hiện diện của các hazard tĩnh trong hệ tổ hợp • Ta chỉ sẽ xét các hazard xảy ra khi một biến vào thay đổi. • Phân tích bắt đầu bằng xác định hàm ra quá độ F t mà biểu diễn hành vi của hệ dưới những điều kiện quá độ. • Hàm ra quá độ của một hệ được xác định giống như hàm ra thông thường (chế độ xác lập) ngoại trừ biến x i và bù của nó x i ’ được xem như 2 biến độc lập. Ta phải làm điều này vì trong những điều kiện quá độ x i và x i ’ có thể cả hai đồng thời có cùng giá trị. • Điều này có nghĩa là những định lý sau của đại số Boole không thể sử dụng được khi xử lý F t : XX’ = 0, X+ X’ = 1, X + X’Y = X + Y, XY + X’Z + YZ = XY + X’Z, v.v… Còn các luật kết hợp, phân bố và DeMorgan cũng như XX =X, X + XY =X, v.v… có thể sử dụng được. Thí dụ: Phát hiện các hazard tĩnh 1 Với hình 4.10 (a), hàm ra quá độ là: Ft = abc + (a + d) (a’ + c’) = abc + aa’ + ac’ + a’d + c’d Để kiểm tra xem có các hazard 1, các số hạng 1 của Ft được ghi trong bảng Karnaugh như trong hình 4.10(b) Thí dụ: Phát hiện các hazard tĩnh 0 Ft = (abc + a + d) ( abc + a’ + c’)= (a + d)(a + a’ + c’)(b + a’ + c’)(c + a’ + c’) Các số hạng như (a + a’ + c’) và (c + a’ + c’) cả hai hoặc giữ ở mức 1 hoặc tức thời chuyển sang 0 và không thể tạo ra hazard 0. Các số hạng 0 còn lại của F t được ghi vào bảng Karnaugh trong hình 4.11(b). 9/9/2011 4 Cách tìm ra tất cả các hazard tĩnh 1 và 0 trong hệ (khi có một biến vào thay đổi) 1. Xác định hàm ra quá độ của hệ F t , và rút gọn F t thành dạng SOP, trong đó xem mỗi biến và bù của nó là 2 biến độc lập. 2. Khảo sát mỗi cặp các trạng thái kế nhau cho F t là 1. Nếu không có số hạng 1 mà bao gồm cả hai trạng thái của cặp này thì sẽ xuất hiện hazard 1. (Việc này thường được thực hiện bằng cách ghi các số hạng 1 của F t trên bảng Karnaugh và kiểm tra mỗi cặp ô 1 kế nhau trên bảng.) 3. Nếu dạng SOP của F t không chứa tích của biến và bù của nó thì không có hazard 0. Nếu dạng SOP của F t có chứa tích của biến và bù của nó thì có thể có hazard 0. Để phát hiện tất cả các hazard 0, • Tìm dạng POS của F t bằng cách đặt thừa số hoặc các phương tiện khác (vẫn xem x i và x i ’ là 2 biến độc lập) • Khảo sát mỗi cặp trạng thái vào kế nhau mà làm cho F t =0. Nếu không có số hạng 0 mà bao gồm cả hai trạng thái của cặp, thì có hazard 0. (Việc này thường được thực hiện bằng cách ghi các số hạng 0 của F t vào bảng karnaugh và kiểm tra mỗi cặp số 0 kế nhau trong bảng). 4.3 Hazard động Thí dụ: Hệ có hazard động Hai mch căn bn có hazard đng 9/9/2011 5 4.4 Thiết kế hệ tổ hợp không có hazard Định lý 1: Nếu các số hạng 1 của F t thỏa các điều kiện sau, hệ sẽ không chứa các hazard tĩnh hoặc động: 1. Với mỗi cặp các trạng thái vào kế cận mà tạo một giá trị ra là 1, có ít nhất một số hạng 1 bao gồm cả hai trạng thái vào của cặp đó. 2. Không có số hạng 1 nào chứa chính xác 1 cặp chữ (biến) bù nhau. Định lý 2: Nếu các số hạng 0 của F t thỏa các điều kiện sau, hệ sẽ không chứa các hazard tĩnh hoặc động: 1. Với mỗi cặp các trạng thái vào kế cận mà tạo một giá trị ra là 0, có ít nhất một số hạng 0 bao gồm cả hai trạng thái vào của cặp đó. 2. Không có số hạng 0 nào chứa chính xác 1 cặp chữ (biến) bù nhau. Chú ý: – Điều kiện 1 của định lý 1 nhằm bảo đảm hệ không chứa các hazard 1, và điều kiện 2 khử đi khả năng có các hazard 0 và hazard động. – Trái lại, điều kiện 1 của định lý 2 nhằm bảo đảm hệ không chứa các hazard 0, và điều kiện 2 khử đi khả năng có các hazard 1 và hazard động. Thí dụ minh họa thiết kế hệ không có các hazard tĩnh và hazard động (1/2) f(a, b, c, d) = ∑ ∑∑ ∑m(1, 5, 7, 14, 15)    Áp dụng định lý 1 Thí dụ minh họa thiết kế hệ không có các hazard tĩnh và hazard động (2/2) f(a, b, c, d) = ∑ ∑∑ ∑m(1, 5, 7, 14, 15)    Áp dụng định lý 2 9/9/2011 6 4.5 Hazard tất yếu TD: Hệ có hazard tất yếu Định nghĩa hazard tất yếu Bảng dòng có hazard tất yếu bắt đầu ở trạng thái toàn phần ổn định ⓢ ⓢⓢ ⓢ với biến vào x i nếu trạng thái toàn phần ổn định được đạt đến sau khi có sự thay đổi trong x i khác với trạng thái toàn phần ổn định được đạt đến sau 3 lần thay đổi ở x i . Hình 4.18 9/9/2011 7 Bảng 4.1 Bảng dòng có các hazard tất yếu. Với bảng 4.1, để khử hazard tất yếu bắt đầu ở ①, ta cần trì hoãn sự thay đổi ở y2 cho đến khi có sự truyền đạt qua hệ. Tóm lại, để thiết kế một hệ không đồng bộ mà không bị vấn đề định thì, ta phải: 1. Thực hiện phép gán trạng thái không chạy đua tới hạn. 2. Thiết kế phần tổ hợp của hệ sao không có các hazard (việc này có thể cần thêm các cổng thừa). 3. Thêm các trì hoãn trong các đường hồi tiếp cho các biến trạng thái cần để khử các hazard tất yếu. 4.6 Cài đặt không có hazard dùng SR flipflop . 9/9/2011 1 Chương 4 Hazard 4.1 Hazard trong các hệ tổ hợp Xung nhiễu (glitch) và hazard Hệ có Hazard tĩnh 1 9/9/2011 2 Hệ có Hazard tĩnh 1 được. các hazard 1, và điều kiện 2 khử đi khả năng có các hazard 0 và hazard động. – Trái lại, điều kiện 1 của định lý 2 nhằm bảo đảm hệ không chứa các hazard