Gyűrűs számláló

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A gyűrűs számláló a számlálók egyik típusa, melyet egy körkörösen visszacsatolt léptető regiszterből (shift regiszter) készíthetünk. A léptető regiszterben az adatok az egyik vagy másik (balra vagy jobbra), vagy akár mindkét irányban eltolhatók, léptethetők. Ha a léptető regiszter kimenetét valamilyen módon a bemenetre kötik, akkor visszacsatolás jön létre és a működés ideje alatt a regiszterben egy megadott információ kering. Ezt nevezik gyűrűs számlálónak. A gyűrű bemenetére kerülő jel a regiszternek egy vagy több pontjában kialakuló jelek függvénye.

Típusai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A gyűrűs számlálóknak két típusa van:

  • Az egyenes gyűrűs számláló vagy n-ből az 1 számláló esetén a léptető regiszter utolsó bitje a regiszter bemenetére van kötve, és a számlálóban egy darab 1-es (vagy 0-s) bit köröz. Ezt nevezik n modulusú gyűrűs számlálónak is. Például egy 4 bites shiftregiszterben, 1000 kezdőérték esetén az ismétlődő minta a következő: 1000, 0100, 0010, 0001, 1000... . Ennél a számlálótípusnál természetesen az egyik bitet előzetesen 1-re (vagy 0-ra) kell állítani, hogy a számláló helyesen működjék.
  • A csavart gyűrűs számláló vagy Johnson számláló esetén az utolsó bit negáltját kell a bemenetre kötni, tehát a visszacsatolási hurokba egy NEM kaput iktatnak. Ennek következtében a kódciklus hossza kétszer akkora lesz, mint az ennek megfelelő egyenes gyűrűs tárolóban. Ezt 2n modulusú gyűrűs számlálónak is nevezik, ahol az n a számláló tárolóinak száma. Ebben az esetben az ismétlődő minta – 4 bites shiftregiszternél, 0000 kezdőérték esetén – a következő lesz: 0000, 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, 0011, 0001, 0000... .

A lánckódgenerátor[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A gyűrűs számlálóhoz hasonló felépítésű a lánckódgenerátor (linear feedback shift register, LFSR), amelyben a bemenetre jutó jel a regiszter egyes bitjeinek valamilyen logikai függvénye. Például ha a 4 bites gyűrűs számlálónak nem a kimenetét, hanem az utolsó két bitjének KIZÁRÓ VAGY (XOR) függvénye kerül a bemenetre, akkor 15 hosszú változatos sorozat keletkezik a kimeneten. Az így előállítható sorozatok ugyan bonyolultak, de nem véletlenszerűek, ezért ezeket pszeudóvéletlen bináris sorozatnak (pseudo-random binary sequence, PRBS) nevezik. A lánckódgenerátorokkal előállítható ciklusok hossza a visszacsatolásban szereplő fokozatok számától és a generátorban megvalósított függvénytől is függ. A legnagyobb kódhossz N fokozatra 2N-1, tehát pl. 4 fokozat esetén 15 lehet.[1] A lánckódgenerátoroknak számtalan felhasználása van, pl. egy hasonló egységgel állították elő az első mikroprocesszor, a TMS 1000 programszámlálójának értékeit is, mivel ezt sokkal kevesebb elemmel megvalósítható, mint egy bináris számláló,[2] és a nem bináris szekvenciát is megfelelőnek ítélték.

A négybites számlálók mintái[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egyenes gyűrűs számláló/n-ből az 1 számláló Csavart gyűrűs számláló/Johnson számláló
State Q0 Q1 Q2 Q3 State Q0 Q1 Q2 Q3
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 1 0 0 1 1 0 0 0
2 0 0 1 0 2 1 1 0 0
3 0 0 0 1 3 1 1 1 0
0 1 0 0 0 4 1 1 1 1
1 0 1 0 0 5 0 1 1 1
2 0 0 1 0 6 0 0 1 1
3 0 0 0 1 7 0 0 0 1
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

4 bites gyűrűs számláló (Johnson counter)[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

4 bites gyűrűs számláló D típusú flip-flopokkal felépítve, aszinkron törléssel (a negálást kis karika jelzi)

[3]


Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Morris, Noel M.. 12. Léptető regiszterek és gyűrűs számlálók, Digitális áramkörök és rendszerek (magyar nyelven). Budapest: Műszaki Könyvkiadó, 122–132. o. ISBN 963-10-1812-1 (1977) 
  2. http://research.microsoft.com/en-us/um/people/gbell/computer_structures_principles_and_examples/csp0600.htm - a PC értékeit egy eltoló regiszter és néhány logikai kapu segítségével állítják elő
  3. http://www.doc.ic.ac.uk/~nd/surprise_96/journal/vol4/cwl3/report.html#bcd

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Crowe, John, Hayes-Gill, Barrie. Introduction to Digital Electronics. Newnes (1998). ISBN 0340645709 

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Zalotay Péter és Gál Tamás: Gyűrűs számlálók (magyar nyelven) (interaktív webes tananyag). Gtportal.eu, 2013
  • Zalotay Péter és Gál Tamás: Léptetőregiszterek (magyar nyelven) (interaktív webes tananyag). Gtportal.eu, 2013

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]