Kapitel 4 – Sequentielle Logik

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Prof. Dr. Armin Biere
Institut für Informatik

Static Random-Access Memory – SRAM

Sei , . Ein -Bit statischer Speicher oder SRAM hat:

SRAM: Funktionalität

Der Speicher enthält Speicherzellen
(z.B. D-Latches), die je ein Bit speichern können.

Zelle wird mit Hilfe der Adresse
ausgewählt.

Beim Schreiben wird nur lokales Schreibsignal von Zelle
aktiviert.

-Bit-SRAM, -Bit-SRAM: Aufbau

Ein -Bit-SRAM besteht aus -Bit SRAMs mit
gemeinsamen Adress- und Schreibsignalen.

heißt Bitbreite des -Bit-SRAMs.

Treiberbäume

Ein Treiber ist ein Gatter mit einem Eingang und einem
Ausgang , das die Identität berechnet.

Fanout-Beschränkung: Aus elektrischen Gründen kann
eine Leitung nicht auf beliebig viele Gattereingänge
verzweigen.

Eingesetzt, um Fanout-Beschränkung zu überwinden.

Beispiel: Fanout-Beschränkung von 3.

Tristate-Treiber und Busse

Tristate-Treiber sind Treiber mit Eingangssignal und
zusätzlichem Signal , dem Output-Enable-Signal.

Am Ausgang erscheint:

bezeichnet den Zustand hoher Impedanz (high-Z).

Zustand hoher Impedanz

Wir haben bisher Schaltungen betrachtet, die aus CMOS-Gattern
bestehen. Dort ist jede Leitung zu jedem Zeitpunkt entweder mit
(logisch-1) oder Masse (logisch-0) verbunden.

Eine Leitung im Zustand , also der Ausgang eines Treibers mit
, ist weder mit noch mit Masse verbunden.
Man sagt, der Treiber ist disabled (: enabled).

-Bit-Treiber

-Bit-Treiber: Treiber mit gemeinsamen .

Im Gegensatz zu Ausgängen üblicher Gatter kann man
Ausgänge von Tristate-Treibern zusammenschalten. Man
muss dafür sorgen, dass zu jeder Zeit höchstens ein
Treiber enabled ist.

Ein Bit breiter Bus ist ein Bündel aus Leitungen,
welches die Ausgänge von mehreren -Bit-Treibern verbindet.

Bus vs. Multiplexer

Tristate-Treiber, die durch einen Bus verbunden sind,
wirken ähnlich wie ein -fach-Multiplexer.

Vorteile Bus gegenüber Multiplexer:

Nachteil von Bus:

Man muss Bus Contention vermeiden, d. h. es darf nie
mehr als ein Treiber auf einem Bus gleichzeitig enabled
sein (sonst Folgen bis hin zur physikalischen Zerstörung
der Schaltung)!

Bus zur Kommunikation mit SRAM

SRAM mit gemeinsamem Datenein- und -ausgang.