अनुक्रमिक तर्क: Difference between revisions
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अनुक्रमिक तर्क का उपयोग परिमित | अनुक्रमिक तर्क का उपयोग परिमित अवस्था मशीन के निर्माण के लिए किया जाता है, जो सभी अंकीय परिपथिकी में एक मूलभूत रचक खंड है। व्यावहारिक अंकीय उपकरणों में वस्तुतः सभी परिपथ संयोजन और अनुक्रमिक तर्क का मिश्रण हैं। | ||
अनुक्रमिक तर्क के साथ | अनुक्रमिक तर्क के साथ उपकरण का एक परिचित उदाहरण चैनल ऊपर और चैनल नीचे के बटन के साथ एक [[टीवी सेट|चित्रपटल सेट]] है।<ref name="Vai" /> ऊपर का बटन दबाने से चित्रपटल को एक निविष्ट मिलता है जो यह बताता है कि वर्तमान में प्राप्त हो रहे चैनल के ऊपर अगले चैनल पर बदलना है। यदि चित्रपटल चैनल 5 पर है, तो ऊपर का बटन दबाने पर वह चैनल 6 प्राप्त करने के लिए बदल जाता है। हालांकि, यदि चित्रपटल चैनल 8 पर है, तो ऊपर का बटन दबाने से वह चैनल 9 पर बदल जाता है। चैनल चयन को सही ढंग से संचालित करने के लिए, चित्रपटल को पता होना चाहिए कि वह वर्तमान में कौन सा चैनल प्राप्त कर रहा है, जो कि पिछले चैनल चयनों द्वारा निर्धारित किया गया था।<ref name="Vai" /> चित्रपटल वर्तमान चैनल को अपनी स्तिथि (कंप्यूटर विज्ञान) के हिस्से के रूप में संग्रहीत करता है। जब एक चैनल ऊपर या चैनल नीचे निविष्ट दिया जाता है, तो चैनल चयन परिपथ का अनुक्रमिक तर्क निविष्ट और वर्तमान चैनल से नए चैनल की गणना करता है। | ||
अंकीय अनुक्रमिक तर्क परिपथ को समकालिक परिपथ और अ[[तुल्यकालिक तर्क|तुल्यकालिक परिपथ]] प्रकारों में विभाजित किया गया है। तुल्यकालिक अनुक्रमिक परिपथ में, कालबद्ध संकेत के उत्तर में उपकरण की स्थिति केवल असतत समय पर बदलती है। अतुल्यकालिक परिपथ में उपकरण की स्थिति बदलते निविष्ट के उत्तर में किसी भी समय बदल सकती है। | |||
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लगभग सभी अनुक्रमिक तर्क आज | लगभग सभी अनुक्रमिक तर्क आज कालबद्ध या समकालिक तर्क हैं। एक तुल्यकालिक परिपथ में, एक [[इलेक्ट्रॉनिक थरथरानवाला|इलेक्ट्रॉनिक दोलक]] जिसे कालबद्ध (या [[घड़ी जनरेटर|कालबद्ध जनित्र]]) कहा जाता है, दोहराए जाने वाले स्पंद का एक क्रम उत्पन्न करता है जिसे कालबद्ध संकेत कहा जाता है जो परिपथ में सभी मेमोरी तत्वों को वितरित किया जाता है। समकालिक तर्क में मूल तत्व फ्लिप-फ्लॉप है। प्रत्येक फ्लिप-फ्लॉप का प्रक्षेपण केवल तब बदलता है जब कालबद्ध स्पंद द्वारा सक्रियकृत किया जाता है, इसलिए पूरे परिपथ में तर्क संकेत में परिवर्तन एक ही समय में, नियमित अंतराल पर, कालबद्ध समकालिक किए जाते हैं। | ||
किसी भी समय | किसी भी समय परिपथ में सभी भंडारण तत्वों (फ्लिप-फ्लॉप) का प्रक्षेपण, उनमें उपस्थित युग्मक आँकड़े, परिपथ की स्थिति (कंप्यूटर विज्ञान) कहलाता है। समकालिक परिपथ की स्थिति केवल कालबद्ध स्पंद पर बदलती है। प्रत्येक चक्र पर, अगली स्थिति वर्तमान स्थिति और कालबद्ध की स्पंद होने पर निविष्ट संकेतों के मूल्य द्वारा निर्धारित की जाती है। | ||
तुल्यकालिक तर्क का मुख्य लाभ इसकी सरलता है। | तुल्यकालिक तर्क का मुख्य लाभ इसकी सरलता है। तर्क गेट्स जो डेटा पर संचालन करते हैं, उनके निविष्ट में परिवर्तनों का उत्तर देने के लिए सीमित समय की आवश्यकता होती है। इसे प्रसार विलंब कहा जाता है। कालबद्ध स्पंद के बीच का अंतराल काफी लंबा होना चाहिए ताकि सभी तर्क द्वार के पास परिवर्तनों का उत्तर देने का समय हो और अगली कालबद्ध स्पंद होने से पहले उनके प्रक्षेपण स्थिर तर्क मूल्य में व्यवस्थित हो जाएं। जब तक यह स्थिति पूरी होती है (कुछ अन्य विवरणों को अनदेखा करते हुए) परिपथ को स्थिर और भरोसेमंद होने की प्रत्याभुति है। यह समकालिक परिपथ की अधिकतम प्रचालन गति निर्धारित करता है। | ||
समकालिक तर्क की दो मुख्य हानि हैं: | |||
* अधिकतम संभव | * अधिकतम संभव कालबद्ध की दर परिपथ में सबसे धीमे तर्क पथ द्वारा निर्धारित की जाती है, अन्यथा इसे महत्वपूर्ण पथ के रूप में जाना जाता है। प्रत्येक तार्किक गणना, सबसे सरल से सबसे जटिल तक, एक कालबद्ध चक्र में पूरी होनी चाहिए। इससे पहले कि अगली घड़ी स्पंदित हो, तर्क पथ जो अपनी गणनाओं को शीघ्रता से पूरा करते हैं, ज्यादातर समय निष्क्रिय रहते हैं। इसलिए, समकालिक तर्क अतुल्यकाली तर्क से धीमा हो सकता है। समकालिक परिपथ को गति देने का एक तरीका जटिल परिचालनों को कई सरल परिचालनों में विभाजित करना है जो क्रमिक कालबद्ध चक्रों में किया जा सकता है, एक तकनीक जिसे [[पाइपलाइन (कंप्यूटिंग)|अनुप्रक्रमण (कंप्यूटिंग)]] के रूप में जाना जाता है। इस तकनीक का [[माइक्रोप्रोसेसर|सूक्ष्मप्रक्रमक]] अभिकल्पना में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और आधुनिक संसाधक के प्रदर्शन को बेहतर बनाने में मदद करता है। | ||
* | * कालबद्ध संकेत परिपथ में प्रत्येक फ्लिप-फ्लॉप को वितरित किया जाना चाहिए। चूंकि कालबद्ध सामान्यतः एक उच्च-आवृत्ति संकेत है, यह वितरण अपेक्षाकृत बड़ी मात्रा में बिजली की खपत करता है और बहुत अधिक गर्मी को नष्ट कर देता है। यहां तक कि फ्लिप-फ्लॉप जो कुछ भी नहीं कर रहे हैं, थोड़ी मात्रा में बिजली की खपत करते हैं, जिससे चिप में अपशिष्ट गर्मी उत्पन्न होती है। बैटरी चालित उपकरणों में, उपयोग करने योग्य बैटरी जीवन को बनाए रखने के लिए कालबद्ध की गति को कम करने या अस्थायी रूप से कालबद्ध को बंद करने के लिए अतिरिक्त हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर जटिलता की आवश्यकता होती है। | ||
== अतुल्यकालिक अनुक्रमिक तर्क == | == अतुल्यकालिक अनुक्रमिक तर्क == | ||
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अतुल्यकालिक अनुक्रमिक तर्क एक कालबद्ध संकेत द्वारा समकालिक नहीं किया जाता है; निविष्ट में परिवर्तन के उत्तर में परिपथ के प्रक्षेपण सीधे बदलते हैं। अतुल्यकालिक तर्क का लाभ यह है कि यह समकालिक तर्क से तीव्र हो सकता है, क्योंकि परिपथ को निविष्ट को संसाधित करने के लिए कालबद्ध संकेत की प्रतीक्षा नहीं करनी पड़ती है। उपकरण की गति संभावित रूप से उपयोग किए गए [[तर्क द्वार]] के प्रसार विलंब से ही सीमित है। | |||
अतुल्यकालिक | हालाँकि, अतुल्यकालिक तर्क को अभिकल्पित करना अधिक कठिन है और समकालिक अभिकल्पना में नहीं आने वाली समस्याओं के अधीन है। मुख्य समस्या यह है कि अंकीय स्मृति तत्व उनके निविष्ट संकेतों के आने के क्रम के प्रति संवेदनशील होते हैं; यदि दो संकेत एक फ्लिप-फ्लॉप या लैच पर लगभग एक ही समय पर आते हैं, तो परिपथ किस स्थिति में जाता है, यह इस बात पर निर्भर कर सकता है कि कौन सा संकेत पहले द्वार पर जाता है। इसलिए, तर्क द्वार के प्रसार विलंब में छोटे अंतर के आधार पर, परिपथ गलत स्थिति में जा सकता है। इसे [[दौड़ की स्थिति|उच्छृंखल अवस्था]] कहा जाता है। यह समस्या समकालिक परिपथ में उतनी गंभीर नहीं है क्योंकि समृति तत्व के प्रक्षेपण केवल प्रत्येक कालबद्ध स्पंद में बदलते हैं। कालबद्ध संकेत के बीच के अंतराल को इतना लंबा बनाया गया है कि स्मृति तत्वों के प्रक्षेपण व्यवस्थित हो सकें ताकि अगली कालबद्ध आने पर वे बदल न सकें। इसलिए, केवल समय संबंधी समस्याएं अतुल्यकालिक निविष्ट के कारण होती हैं; जो अन्य प्रणाली से परिपथ में निविष्ट कालबद्ध संकेत के साथ समकालिक नहीं होते हैं। | ||
अतुल्यकालिक अनुक्रमिक परिपथ सामान्यतः समकालिक प्रणाली के कुछ महत्वपूर्ण हिस्सों में उपयोग किए जाते हैं जहां गति अधिमूल्य पर होती है, जैसे कि सूक्ष्मप्रक्रमक और [[अंकीय संकेत प्रक्रिया]] परिपथ के हिस्सों में होती है। | |||
अतुल्यकालिक तर्क का अभिकल्पना समकालिक तर्क से विभिन्न गणितीय प्रतिरूप और तकनीकों का उपयोग करता है, और यह अनुसंधान का एक सक्रिय क्षेत्र है। | |||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
* संयुक्त तर्क | * संयुक्त तर्क | ||
* [[तुल्यकालिक सर्किट]] | * [[तुल्यकालिक सर्किट|तुल्यकालिक परिपथ]] | ||
* [[अतुल्यकालिक सर्किट]] | * [[अतुल्यकालिक सर्किट|अतुल्यकालिक परिपथ]] | ||
* [[तर्क डिजाइन]] | * [[तर्क डिजाइन|तर्क अभिकल्पना]] | ||
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Latest revision as of 16:29, 28 February 2023
स्वचल प्ररूप सिद्धांत में, अनुक्रमि तर्क एक प्रकार का तर्क परिपथ होता है जिसका प्रक्षेपण उसके निविष्ट संकेतों के वर्तमान मूल्य और पिछले निविष्ट के अनुक्रम, निविष्ट इतिहास पर निर्भर करता है। [1][2][3][4] यह संयोजन तर्क के विपरीत है, जिसका प्रक्षेपण केवल वर्तमान निविष्ट का एक कार्य है। अर्थात्, अनुक्रमिक तर्क में अवस्था (कंप्यूटर विज्ञान) (स्मृति) होती है जबकि संयोजन तर्क में नहीं होता।
अनुक्रमिक तर्क का उपयोग परिमित अवस्था मशीन के निर्माण के लिए किया जाता है, जो सभी अंकीय परिपथिकी में एक मूलभूत रचक खंड है। व्यावहारिक अंकीय उपकरणों में वस्तुतः सभी परिपथ संयोजन और अनुक्रमिक तर्क का मिश्रण हैं।
अनुक्रमिक तर्क के साथ उपकरण का एक परिचित उदाहरण चैनल ऊपर और चैनल नीचे के बटन के साथ एक चित्रपटल सेट है।[1] ऊपर का बटन दबाने से चित्रपटल को एक निविष्ट मिलता है जो यह बताता है कि वर्तमान में प्राप्त हो रहे चैनल के ऊपर अगले चैनल पर बदलना है। यदि चित्रपटल चैनल 5 पर है, तो ऊपर का बटन दबाने पर वह चैनल 6 प्राप्त करने के लिए बदल जाता है। हालांकि, यदि चित्रपटल चैनल 8 पर है, तो ऊपर का बटन दबाने से वह चैनल 9 पर बदल जाता है। चैनल चयन को सही ढंग से संचालित करने के लिए, चित्रपटल को पता होना चाहिए कि वह वर्तमान में कौन सा चैनल प्राप्त कर रहा है, जो कि पिछले चैनल चयनों द्वारा निर्धारित किया गया था।[1] चित्रपटल वर्तमान चैनल को अपनी स्तिथि (कंप्यूटर विज्ञान) के हिस्से के रूप में संग्रहीत करता है। जब एक चैनल ऊपर या चैनल नीचे निविष्ट दिया जाता है, तो चैनल चयन परिपथ का अनुक्रमिक तर्क निविष्ट और वर्तमान चैनल से नए चैनल की गणना करता है।
अंकीय अनुक्रमिक तर्क परिपथ को समकालिक परिपथ और अतुल्यकालिक परिपथ प्रकारों में विभाजित किया गया है। तुल्यकालिक अनुक्रमिक परिपथ में, कालबद्ध संकेत के उत्तर में उपकरण की स्थिति केवल असतत समय पर बदलती है। अतुल्यकालिक परिपथ में उपकरण की स्थिति बदलते निविष्ट के उत्तर में किसी भी समय बदल सकती है।
तुल्यकालिक अनुक्रमिक तर्क
लगभग सभी अनुक्रमिक तर्क आज कालबद्ध या समकालिक तर्क हैं। एक तुल्यकालिक परिपथ में, एक इलेक्ट्रॉनिक दोलक जिसे कालबद्ध (या कालबद्ध जनित्र) कहा जाता है, दोहराए जाने वाले स्पंद का एक क्रम उत्पन्न करता है जिसे कालबद्ध संकेत कहा जाता है जो परिपथ में सभी मेमोरी तत्वों को वितरित किया जाता है। समकालिक तर्क में मूल तत्व फ्लिप-फ्लॉप है। प्रत्येक फ्लिप-फ्लॉप का प्रक्षेपण केवल तब बदलता है जब कालबद्ध स्पंद द्वारा सक्रियकृत किया जाता है, इसलिए पूरे परिपथ में तर्क संकेत में परिवर्तन एक ही समय में, नियमित अंतराल पर, कालबद्ध समकालिक किए जाते हैं।
किसी भी समय परिपथ में सभी भंडारण तत्वों (फ्लिप-फ्लॉप) का प्रक्षेपण, उनमें उपस्थित युग्मक आँकड़े, परिपथ की स्थिति (कंप्यूटर विज्ञान) कहलाता है। समकालिक परिपथ की स्थिति केवल कालबद्ध स्पंद पर बदलती है। प्रत्येक चक्र पर, अगली स्थिति वर्तमान स्थिति और कालबद्ध की स्पंद होने पर निविष्ट संकेतों के मूल्य द्वारा निर्धारित की जाती है।
तुल्यकालिक तर्क का मुख्य लाभ इसकी सरलता है। तर्क गेट्स जो डेटा पर संचालन करते हैं, उनके निविष्ट में परिवर्तनों का उत्तर देने के लिए सीमित समय की आवश्यकता होती है। इसे प्रसार विलंब कहा जाता है। कालबद्ध स्पंद के बीच का अंतराल काफी लंबा होना चाहिए ताकि सभी तर्क द्वार के पास परिवर्तनों का उत्तर देने का समय हो और अगली कालबद्ध स्पंद होने से पहले उनके प्रक्षेपण स्थिर तर्क मूल्य में व्यवस्थित हो जाएं। जब तक यह स्थिति पूरी होती है (कुछ अन्य विवरणों को अनदेखा करते हुए) परिपथ को स्थिर और भरोसेमंद होने की प्रत्याभुति है। यह समकालिक परिपथ की अधिकतम प्रचालन गति निर्धारित करता है।
समकालिक तर्क की दो मुख्य हानि हैं:
- अधिकतम संभव कालबद्ध की दर परिपथ में सबसे धीमे तर्क पथ द्वारा निर्धारित की जाती है, अन्यथा इसे महत्वपूर्ण पथ के रूप में जाना जाता है। प्रत्येक तार्किक गणना, सबसे सरल से सबसे जटिल तक, एक कालबद्ध चक्र में पूरी होनी चाहिए। इससे पहले कि अगली घड़ी स्पंदित हो, तर्क पथ जो अपनी गणनाओं को शीघ्रता से पूरा करते हैं, ज्यादातर समय निष्क्रिय रहते हैं। इसलिए, समकालिक तर्क अतुल्यकाली तर्क से धीमा हो सकता है। समकालिक परिपथ को गति देने का एक तरीका जटिल परिचालनों को कई सरल परिचालनों में विभाजित करना है जो क्रमिक कालबद्ध चक्रों में किया जा सकता है, एक तकनीक जिसे अनुप्रक्रमण (कंप्यूटिंग) के रूप में जाना जाता है। इस तकनीक का सूक्ष्मप्रक्रमक अभिकल्पना में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और आधुनिक संसाधक के प्रदर्शन को बेहतर बनाने में मदद करता है।
- कालबद्ध संकेत परिपथ में प्रत्येक फ्लिप-फ्लॉप को वितरित किया जाना चाहिए। चूंकि कालबद्ध सामान्यतः एक उच्च-आवृत्ति संकेत है, यह वितरण अपेक्षाकृत बड़ी मात्रा में बिजली की खपत करता है और बहुत अधिक गर्मी को नष्ट कर देता है। यहां तक कि फ्लिप-फ्लॉप जो कुछ भी नहीं कर रहे हैं, थोड़ी मात्रा में बिजली की खपत करते हैं, जिससे चिप में अपशिष्ट गर्मी उत्पन्न होती है। बैटरी चालित उपकरणों में, उपयोग करने योग्य बैटरी जीवन को बनाए रखने के लिए कालबद्ध की गति को कम करने या अस्थायी रूप से कालबद्ध को बंद करने के लिए अतिरिक्त हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर जटिलता की आवश्यकता होती है।
अतुल्यकालिक अनुक्रमिक तर्क
अतुल्यकालिक अनुक्रमिक तर्क एक कालबद्ध संकेत द्वारा समकालिक नहीं किया जाता है; निविष्ट में परिवर्तन के उत्तर में परिपथ के प्रक्षेपण सीधे बदलते हैं। अतुल्यकालिक तर्क का लाभ यह है कि यह समकालिक तर्क से तीव्र हो सकता है, क्योंकि परिपथ को निविष्ट को संसाधित करने के लिए कालबद्ध संकेत की प्रतीक्षा नहीं करनी पड़ती है। उपकरण की गति संभावित रूप से उपयोग किए गए तर्क द्वार के प्रसार विलंब से ही सीमित है।
हालाँकि, अतुल्यकालिक तर्क को अभिकल्पित करना अधिक कठिन है और समकालिक अभिकल्पना में नहीं आने वाली समस्याओं के अधीन है। मुख्य समस्या यह है कि अंकीय स्मृति तत्व उनके निविष्ट संकेतों के आने के क्रम के प्रति संवेदनशील होते हैं; यदि दो संकेत एक फ्लिप-फ्लॉप या लैच पर लगभग एक ही समय पर आते हैं, तो परिपथ किस स्थिति में जाता है, यह इस बात पर निर्भर कर सकता है कि कौन सा संकेत पहले द्वार पर जाता है। इसलिए, तर्क द्वार के प्रसार विलंब में छोटे अंतर के आधार पर, परिपथ गलत स्थिति में जा सकता है। इसे उच्छृंखल अवस्था कहा जाता है। यह समस्या समकालिक परिपथ में उतनी गंभीर नहीं है क्योंकि समृति तत्व के प्रक्षेपण केवल प्रत्येक कालबद्ध स्पंद में बदलते हैं। कालबद्ध संकेत के बीच के अंतराल को इतना लंबा बनाया गया है कि स्मृति तत्वों के प्रक्षेपण व्यवस्थित हो सकें ताकि अगली कालबद्ध आने पर वे बदल न सकें। इसलिए, केवल समय संबंधी समस्याएं अतुल्यकालिक निविष्ट के कारण होती हैं; जो अन्य प्रणाली से परिपथ में निविष्ट कालबद्ध संकेत के साथ समकालिक नहीं होते हैं।
अतुल्यकालिक अनुक्रमिक परिपथ सामान्यतः समकालिक प्रणाली के कुछ महत्वपूर्ण हिस्सों में उपयोग किए जाते हैं जहां गति अधिमूल्य पर होती है, जैसे कि सूक्ष्मप्रक्रमक और अंकीय संकेत प्रक्रिया परिपथ के हिस्सों में होती है।
अतुल्यकालिक तर्क का अभिकल्पना समकालिक तर्क से विभिन्न गणितीय प्रतिरूप और तकनीकों का उपयोग करता है, और यह अनुसंधान का एक सक्रिय क्षेत्र है।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 Vai, M. Michael (2000). VLSI Design. CRC Press. p. 147. ISBN 0849318769.
- ↑ Cavanagh, Joseph (2006). Sequential Logic: Analysis and Synthesis. CRC Press. pp. ix. ISBN 0849375649.
- ↑ Lipiansky, Ed (2012). Electrical, Electronics, and Digital Hardware Essentials for Scientists and Engineers. Wiley. p. 8.39. ISBN 978-1118414545.
- ↑ Dally, William J.; Harting, R. Curtis (2012). Digital Design: A Systems Approach. Cambridge University Press. p. 291. ISBN 978-0521199506.
अग्रिम पठन
- Katz, R; Boriello, G. (2005). Contemporary Logic Design (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-201-30857-6.
- Kohavi, Zvi; Jha, Niraj K. (2009). Switching and Finite Automata Theory (3rd ed.). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-85748-2.
- Vasyukevich, V.O. (2009). "Asynchronous logic elements. Venjunction and sequention" (PDF). Archived (PDF) from the original on 2022-10-09. — 118 p.
