Реверс-инжиниринг Z80

[Barmaley_m]

Т.е. я еще и должен подумать о том, чтобы избавиться от асинхронных R/S-триггеров, чтобы все было адаптировано под современные ПЛИС? Это жестко, т.к. процессор Z80 изобилует ими.

Жестко только на первый взгляд. Надо просто почесать голову и придумать решение без асинхронных RS-триггеров. На самом деле, асинхронные RS-триггеры - зло. Почему?

При переходе сигнала R (для S рассуждения аналогичны) из неактивного в активный уровень проблем не возникает. Триггер просто сбрасывается, независимо от входов CLK и D. Однако переход R из активного в неактивный уровень должен быть обязательно согласован с тактовой частотой. В противном случае может возникнуть метастабильность. Если снятие R и фронт CLK приходят на триггер почти одновременно - то неизвестно, какой (из-за задержек разводки связей на чипе и т.п. эффектов) придет раньше. И если вход D=1, то R может быть снят как раз в тот короткий промежуток времени, когда информация с входа D проходит на выход триггера. И тогда триггер может остаться в промежуточном состоянии между 0 и 1 на длительное время (один-два такта, изредка более). При этом, до перехода триггера в какое-нибудь (заранее неизвестное!) стабильное состояние, схема, которая смотрит на его выход, может увидеть несколько переключений.

Как лучше всего перевести схему с асинхронных на синхронные RS-триггеры - этот вопрос решается индивидуально в каждом конкретном случае. Если столкнешься с практическим примером, который трудно самому решить - приведи схему, попробуем покумекать вместе.

Как схематически обозначаются синхронные R/S-триггеры и синхроные R/S входы на D-триггерах?

Это зависит от ГОСТов той страны, в которой ведется разработка. Иногда еще от "стандартов" фирмы-производителя FPGA. Конкретно у Xilinx приняты следующие обозначения:
триггер с асинхронным сбросом - FDC, вход сброса - CLR
триггер с синхронным сбросом - FDR, вход сброса - R
триггер с асинхронной установкой - FDP, вход установки - PRE (от слова Preset)
триггер с синхронной установкой - FDS, вход установки - S
По ГОСТ 2.743-91, триггеры обозначаются символами T или TT. Вход установки - SET или S, сброс - RES или R (синхронность или асинхронность задается не буквами, а графическим "указателем свойства выводов").

Да, и как реализуются схемы с многопортовыми D-триггерами на ПЛИСах?

Что значит "многопортовыми"? Параллельные регистры с несколькими триггерами? Просто задаешь входные и выходные шины данных для этих регистров в виде "векторных" сигналов на языке (Verilog/VHDL). Задаешь один "процесс", запускающийся по фронту тактовой частоты. Внутри процесса (и, возможно, блока if) одна команда - запись выходных сигналов регистра на его выход. Еще можно сделать регистру вход разрешения записи (CE) путем помещения в "процесс" команды IF, которая позволяет запись на выходы регистра только если CE='1'. Триггеры внутри FPGA имеют вход разрешения записи, им можно и нужно пользоваться.

Для более подробной информации рекомендую документ Xilinx UG626 "Synthesis and Simulation Design Guide". Там глава 5 "Coding for FPGA Device Flow", подраздел "Registers in FPGA Design".

[Advertiser]

[Titus]

Что значит "многопортовыми"? Параллельные регистры с несколькими триггерами?

Нет, многопортовые - это вот:



- - - Добавлено - - -

Пускай учится сразу делать эффективные и надежные схемы! Предупреждение о типичных ловушках сэкономит ему много времени на отладку. Другие люди набивали эти шишки на своем, а не чужом, опыте.

Совершенно согласен.
Лучше уже нацелиться на самые-самые ограничения для всех ПЛИС, но зато сделать хорошо компилируемую и стабильную схему. Но для этого эти комплексные ограничения надо все знать.

- - - Добавлено - - -

Обозначение синхронного RS-триггера я нашел:



А вот D-триггера, у которого есть еще синхронные RS-входы - нет.

- - - Добавлено - - -

Кстати, можно сказать, что большинство RS-триггеров в Z80 фактически синхронные. Просто я рисовал - отдельно базовый RS-триггер, и отдельно 2И элементы на входе со входами CLK для синхронного переключения. Можно было это сразу упаковать в синхронный RS-триггер.

[IanPo]

Нет, многопортовые - это вот:

А какова логика работы такого триггера?

[Barmaley_m]

А какова логика работы такого триггера?

Присоединяюсь. Мне из графического изображения непонятно, как он работает. Там по два входа D и C, но только один выход. Каким образом комбинируется информация в этом элементе схемы? Два триггера и логическая функция на их выходе? Или один триггер и логическая функция на его входе?