Sekvenční logické obvody

Kombinační obvody (opakování)

• Výstupní hodnoty jsou přímou kombinací vstupních hodnot
  • Pro stejné vstupní hodnoty dostaneme vždy stejné výstupní hodnoty
• Obvod je definován logickou výstupní funkcí – hodnotám vstupů přiřazuje přímo hodnoty výstupů

Sekvenční obvody

• Hodnoty výstupů tvoří sekvenci (= časovou posloupnost)
• Musí si pamatovat, v jakém kroku sekvence se nachází
  • Mají tzv. vnitřní stav (S)
    • Někdy se též nazývá skrytý stav – pokud si představíme sekvenční obvod jako „kouzelnou krabičku“, tzv. black-box, pak vidíme pouze vstupy a výstupy, které se zdají být nahodilé (pro stejný vstup dostaneme pokaždé jiný výstup) → uvnitř uložené hodnoty nám zůstávají skryté
  • Vnitřní stav je uložen v paměti
    • Přítomnost paměti je hlavním rozdílem oproti kombinačním obvodům
• Obvod je definován:
  1. Přechodovou funkcí f – říká, jak bude vnitřní stav vypadat v dalším kroku výpočtu (S_{t+1}).
     • Závisí na aktuálním vnitřním stavu S_t a hodnotách vstupů I_t.
     • S_{t+1}=f(S_t, I_t)
  2. Výstupní funkcí f_o– říká, jak vypadá okamžitá výstupní hodnota. Rozlišujeme 2 druhy sekvenčních obvodů:
     1. Moorův
        • Výstupní hodnota O_t závisí jen na vnitřním stavu S_t.
        • O_t=f_o(S_t)
     2. Mealyho
        • Výstupní hodnota O_t závisí na vnitřním stavu S_t i na hodnotě vstupů I_t.
        • O_t=f_o(S_t, I_t)
• Alternativně je můžeme popsat pomocí:
  • Pravdivostní tabulky
    • Musí obsahovat výstupní hodnoty a následující vnitřní stav pro všechny kombinace vstupů a vnitřních stavů.
    • I_t,S_t \longmapsto O_t,S_{t+1}
  • Stavového diagramu
    • Graficky znázorňuje hodnoty výstupů pro každý vnitřní stav a přechody mezi stavy.
  • Časového diagramu
    • Grafické znázornění vstupních a výstupních signálů v čase.
    • Vždy se musí měnit právě jeden vstup, aby bylo jasné, co změnu výstupů vyvolalo!
• U sekvenčních obvodů rozlišujeme vstupní signály:
  1. Asynchronní – nemají řídící „hodinový“ signál, ke změně stavu dochází okamžitě.
  2. Synchronní – mají řídící „hodinový“ signál, ke změně stavu dochází při aktivaci řídícího signálu.
• Ve schématu se nejčastěji používá značení pomocí obdélníka se vstupy a výstupy s následujícími pravidly:

Vnitřní blokové schéma sekvenčního obvodu