Nell’articolo di oggi analizzeremo nel dettaglio il funzionamento del flip-flop Master-Slave.
Negli articoli precedenti abbiamo visto:
- Come funziona una CPU: progetto di circuiti logici #0
- Come funziona una CPU: Flip-Flop SR asincrono #0.1
- Come funziona una CPU: Flip-Flop sincrono #0.1.1
- Come funziona una CPU: Flip-Flop D #0.1.2
Facciamo un riepilogo.
Il flip-flop è un circuito sequenziale, che ha le seguenti caratteristiche:
- i valori delle uscite dipendono sia dai valori correnti degli ingressi, sia dalla storia passata del sistema (dai valori applicati in precedenza)
- implementano funzioni dipendenti dal tempo
- sono in grado di memorizzare informazioni
- sfruttano i ritardi delle porte (mediante i flip-flop).
Il flip-flop è un elemento circuitale in grado di memorizzare un bit (funzionalmente non è poi tanto diverso dalle memorie RAM, ROM, Flash, etc.) che opera insieme alle porte logiche all’interno di un circuito. Può essere costruito violando una delle regole dei circuiti combinatori ben formati: quella che prevede l’assenza di cicli all’interno del circuito stesso.
Arriviamo ora al sodo.
Il flip-flop master-slave costa circa il doppio di un Flip-Flop D.
Il Flip-flop master-slave è costituito da 2 Flip-Flop D:
- il primo riceve in ingresso direttamente il segnale D ed il segnale di Clock,
- il secondo riceve in ingresso l’uscita del primo ed il segnale di Clock invertito mediante la porta NOT.
Questo comporta che:
- quando il Clock è a 0,
- il primo Flip-Flop è fermo (mantiene il valore di D)
- mentre il secondo Flip-Flop può commutare le proprie uscite. Tuttavia quest ultimo riceve in ingresso il D dal primo Flip-Flop e pertanto non avverte alcuna variazione sui propri ingressi (di conseguenza non commuta le uscite).
- Quando il Clock è ad 1
- il primo Flip- Flop è sensibile a D
- mentre il secondo Flip-Flop è fermo.
- Quando il Clock passa da 1 a 0,
- il primo Flip-Flop registra il valore di D (mantenendolo)
- e lo passa al secondo Flip-Flop.
L’uscita Q del Flip-Flop Master-Slave è sempre stabile in quanto cambia solo in corrispondenza del fronte di salita del Clock (mentre il segnale D viene memorizzato durante il fronte di discesa del Clock, per poi essere inviato al secondo Flip-Flop).
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Simone Candido
Simone Candido è un ragazzo appassionato del mondo tech nella sua totalità. Simone ama immedesimarsi in nuove esperienze, la sua filosofia si basa sulla irrefrenabile voglia di ampliare a 360° le sue conoscenze abbracciando tutti i campi del sapere, in quanto ritiene che il sapere umano sia il connubio perfetto tra cultura umanistica e scientifica.