Counters, register cells, buses, & serial operations

计数器

概念：Counters are sequential circuits which "count" through a specific state sequence.

功能：count up, count down, or count through other fixed sequences

实现：

• 纹波计数器

D = \(\overline{\text Q}\)：得到低频时钟（分频器）

\(T_A=2T_{CP}\)

问题：时钟并不是同一个器件提供，时钟歪斜

应用：减少触发次数，降低电路功耗（用于实时时钟电路）

• 同步计数器：寄存器 + 自增器

自增器设计：

• 性质：高位变换 \(\iff\) 低位全为1

使用与门信号链对所有输出信号求与，用低位与结果与自身输出做异或实现切换；第一个与门接计数使能，使能为0时停止计数

问题：传输延迟

解决：Look Head，换大与门全部接入

推广：

• 可并行输入设初值的计数器：触发器前加一层MUX2to1，选择保持触发器的值或外部输入

  

• 级联计数器：低位计数器计数输出接高位计数器使能（低位计数器向上进位，允许高位计数器向上计数一次）

• 模N计数器：
  • 时序电路设计：利用状态表进行设计

  • 二进制计数器改造：

    • 清零：
      • 异步清零：利用触发器R输入
      • 同步清零：将MUX2to1输入接rst信号

    • 模N：

      • 计数至N后直接清零（异步）：

        

        问题：7信号也会出现，出现后立即被杀死，但7的出现可能会导致后续电路被杀死 + 计数至N-1后rst置1（同步）：

        

    • 改变计数范围：

      

      禁止使用原先的CLEAR为0，将rst导入LOAD处，并行读入初值 计数上界为\(2^n-1\)时可直接接CO

串行传输

并行读入，串行计算，多模块同步计算