SAYICILAR VE KAYDEDİCİLER
(Counters and Registers)
SAYICILAR (COUNTERS)
Sayıcılar, digital bilgisayarların temelini oluşturur. Sayıcılar, binary formunu, yani 0 ve 1 lojiklerini bir sıra dizisi şeklinde verirler. Diğer bir deyimle; bu devreler sayma işlemini yaparlar. Böylece insan tarafından sayılması gerekenleri büyük bir hızla ve doğru olarak gerçekleştirirler.
Bu saymalar, şimdiye kadar görülen kodlarla olabilir. Yani BCD, Excess-3 kodları gibi. Aynı zamanda sayıcılar, değişik kodları saydıkları gibi, birçok endüstriyel devrelerin kontrolünü da yapabilirler. Bundan başka, frekans bölme ve frekans ölçmeleri, aritmetik işlemler ve zaman aralığı ölçme gibi işlemlerde de sayıcılardan istifade edilir.
Sayıcılar, flip-flop 'lardan oluşur ve iki gruba ayrılır.
a) Asenkron ve Rıpple sayıylar,
b) Senkron sayıcılar.
ASENKRON SAYICILAR
Asenkron sayıcıların en önemli noktası, her kontrol palsi uygulandığında bir flip-flop 'un konum değiştirmesidir ve bu flip-flop 'un konum değiştirmesiyle de, sırasıyla ikinci ve devrede bulunan daha sonraki tüm flip-flop 'ların onlardan sonra gelen flip-flop 'ları kontrol etmesidir.
Yani buradaki bilgi taşıması seri olarak gerçekleştirilmektedir.
Bir sayıcı, ileri veya geri olmak üzere iki türlü saymalarda bulunabilir. Bir sayıcı devresinin saydığı sayı miktarına "MOD" denir,
Örneğin, Mod-5 'e sahip olan bir binary sayıcısı, sırasıyla 000,001,010,011,100 'ı saydıktan sonra 000 'a döner. Yani desimal olarak 4 'e kadar sayma işlemini yaptıktan sonra tekrar 0 'a döner.
Sayıcıların önemli özelliklerinden biri de çalışma hızlarıdır. Örneğin bir sayıcı sisteminde kullanılan her bir flip-flop 'un propagasyon gecikmesi 20ns olsun. Sistemde bulunan dördüncü flip-flop 'un konum değiştirmesi için, 20x4=80 ns 'lik bir zamanın geçmesi gerekir. Bu, devrenin çalışma hızını etkileyen en büyük faktörlerden biridir. Ancak hızlı işlemleri bu tip sayıcılarla gerçekleştirmek istersek, clock palsinin frekansını artırmamız gerekir. Fakat bu da bir dezavantajdır. Çünkü her sayıcının, maksimum clock frekansı için bir sınırlama vardır.
Yukarıda örnek olarak vermiş olduğumuz 80 ns 'lik gecikmenin;
f=1/T = 1/80*10-9 = 109/80 = 12,5 MHz 'lik clock frekansına eşit olduğunu göz önüne alırsak durum daha iyi anlaşılır.
ASENKRON YUKARI SAYICI
Şekil 3.1-a 'da 8421 binary koduna göre sayma işlemini yapan iki istasyonlu bir yukarı sayıcı devresi görülmektedir. Birinci flip-flop 'a her clock palsi uygulandığında bu flip-flop konum değiştirir. Yani "Toggle" edilir. Sayıcımız iki adet flip-flop 'tan oluştuğuna göre, binary olarak N=2n=22=4 'e kadar sayabilir demektir. Burada n istasyon sayısıdır.
Şekil 3.1-b 'deki grafiklerde görüldüğü gibi flip-flop 'lar arka duvar tetiklemeli olsun, ilk anda A ve B çıkışları lojik 0 'dır. Birinci clock düşerken (Lojik 1 'den, Lojik 0 'a geçerken) F1 flip-flop 'u tetiklenir ve Q çıkışı lojik 1 yani A=1 olur. F2 girişindeki clock yükselme durumunda olduğu için, bu flip-flop 'un çıkışı değişmez. İkinci clock geldiğinde ve bu clock 'un düşmesiyle F1 yine durum değiştirir ye A=0 olur. Ancak bu kez A çıkışı lojik 1 'den lojik 0 'a düştüğü için F2 tetiklenir ve B=1 olur. Bu olaylar grafiklerde görüldüğü gibi sırasıyla devam eder.
Burada dalga şekilleri incelenirse, sayıcıların aynı zamanda frekans bölme işlemi de yaptıklarını görürüz. İşte sayıcların bu frekans bölme özelliklerinden faydalanılarak binary formu elde edilir.
- a - |
- b - |
Giriş
Palsi |
Çıkışlar |
21
B |
20
A |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
2 |
1 |
0 |
3 |
1 |
1 |
4 veya 0 |
0 |
0 |
|
Şekil 3.1 -
a. İki istasyonlu, yukarı sayan bir devrenin blok diyagramı
b. AB çıkışlarının dalga şekilleri ve doğruluk tablosu |
Şekil 3.2-a 'da dört istasyonlu bir yukarı sayıcı devresi görülmektedir. Bu sayıcı JK flip-flop 'larıyla gerçekleştirilmiş olupçalışma prensibi bir öncekinin aynıdır. Tek fark dört istasyonlu oluşu sebebiyle N=2n=24=16 'ya kadar sayma işlemi yapar. ABCD çıkışlarının dalga şekilleri ve bu sayıcının doğruluk tablosu Şekil 3.2-b 'de görülmektedir.
- a - |
- b - |
Giriş Palsi |
23 |
22 |
21 |
20 |
D |
C |
B |
A |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
4 |
0 |
1 |
0 |
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
16 veya 0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Şekil 3.2 -
a. Dört istasyonlu, yukarı sayan bir devrenin blok diyagramı.
b. ABCD çıkışlarının dalga şekilleri ve doğruluk tablosu. |
Şekil 3.3 'de ise dört istasyonlu D tipi flip-flop 'larla yapılmış bir yukarı sayıcı devresi görülmektedir. Bu devrede  'lerden D girişine geri besleme sağlanarak sistemin pozitif tetiklemeli olması sağlamıştır.
Şekil 3.3 - Dört istasyonlu D tipi flip-flop 'larla yapılan yukarı sayıcı devre |
|
