Vanhan kertauksena:
Digitaaliset piirit jaetaan kahteen pääluokkaan: kombinaatiopiireihin ja sekvenssipiireihin. Kombinaatiopiireissä antosignaalien arvot riippuvat vain ottosignaalien samanhetkisistä arvoista. Sekvenssipiirit ovat aikariippuvaisia eli arvojen annot riippuvat piirin tilasta, joka on talletettuna piiriin ja mahdollisesti myös ottosignaaleista. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että sekvenssipiiri sisältää joitain muistavia komponentteja, yleensä kiikkuja. Sekvenssipiirit jaetaan edelleen kahteen alaluokkaan: asynkronisiin ja synkronisiin sekvenssipiireihin. Asynkroninen piiri vaihtaa tilaansa, kun jokin sen ottosignaaleista muuttuu. Synkronisessa sekvenssipiirissä on yksi hallitseva otto: kello-otto. Synkroninen sekvenssipiiri vaihtaa tilaansa vain tämän oton tahdissa. Asynkronisten piirien suunnittelu ja analyysi on työlästä ja hankalaa. Tällä kurssilla käsitellään vain synkronisia sekvenssipiirejä. Näiden analyysi ja suunnittelu on suhteellisen suoraviivaista ja opettaa digitaalilaitteiden toiminnan perusperiaatteita.

Synkroninen sekvenssipiiri koostuu kombinaatiopiiristä ja tilarekisteristä. Piirin ottosignaalit tulevat kombinaatiopiiriosaan ja antosignaalit lähtevät siitä. Tilarekisteri on erillinen rivi kiikkuja. Tilarekisteriin menee kombinaatiopiiristä piirin uusi tila (new state, NS) ja siitä palaa kombinaatiopiiriin piirin nykytila (present state, PS):

Yhteen kiikkuun voidaan tallettaa yksibittinen tieto, joko 0 tai 1. Näin ollen kullakin kiikulla on kaksi erilaista tilaa. Tarvittava kiikkumäärä riippuu piirin tilojen määrästä: k:lla kiikulla voidaan toteuttaa 2^k tilaa. Näin ollen kiikkujen ja tilojen välillä täytyy vallita seuraavanlainen suhde:

2^k-1 < s =< 2^k
missä s on piirin tilojen ja k tilarekisterin kiikkujen määrä.

Helpoin tapa muodostaa tilarekisteri on käyttää D-kiikkuja. Tällöin piirin uusi tila tuodaan suoraan D-kiikun ottoihin. Joskus käytetään myös JK -kiikkuja.

Periaatteessa kiikut uudistavat tilansa jokaisen kellopulssin aktiivisella reunalla: uusi tila menee kiikkuun ja sieltä saadaan nykytila. Käytännössä tässä täytyy kuitenkin muistaa kiikuista syntyvä viive. (Tilarekisterin annot muuttuvat vasta viiveen jälkeen.) Piirin ulkopuolella viiveet näkyvät tilasignaaleista riippuvien antosignaalien muutoksen viivästymisenä.

Synkronisessa sekvenssipiirissä piirin antosignaalit voivat riippua pelkästään tilasta, jossa piiri on (MOORE). Toinen vaihtoehto on, että annot riippuvat sekä piirin tilasta, että ottosignaaleista (MEALY). Synkronista sekvenssipiiriä, jonka antosignaali ei suoraan riipu mistään ottosignaalista vaan pelkästään piirin tilasta sanotaan Mooren koneeksi. Mikäli yksikin antosignaali riippuu jostakin ottosignaalista, on kyseessä Mealyn kone. Mealyn koneen sellaista antosignaalia, joka riippuu suoraan yhdestä tai useammasta ottosignaalista sanotaan ehdolliseksi annoksi.

Yleensä tietyn määrittelyn mukainen piiri voidaan toteuttaa joko Mooren koneena tai Mealyn koneena. Tällöin Mooren kone -toteutuksessa on yleensä enemmän tiloja, mutta kombinaatiopiiri saattaa olla Mealyn kone -toteutusta yksinkertaisempi. Alla Mooren ja Mealyn koneen rakenteet:

edellinen sivu       seuraava sivu