מונה (מיתוג)

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

בתורת המיתוג מונה הוא התקן אלקטרוני שסופר את מספר האירועים מסוג מסוים (לרוב אותות חשמליים) שקרו, בדרך כלל בהתאמה לאותות שעון.

מונים בנויים ממעגלי זיכרון כמו דלגלגים (פליפ פלופים) ובעזרת שיטות תיכון מגוונות, לדוגמה:

  • מונה (מתפשט) אסינכרוני - אות המוצא (הפלט) של כל פליפ פלופ משמש כשעון לפליפ פלופ העוקב
  • מונה סינכרוני - כל אותות המוצא של הפליפ פלופים משתנים על פי שעון יחיד
  • מונה עשרוני - מונה עשר מצבים (כלומר, סופר עד 10 ואז חוזר למעגל ההתחלתי)
  • מונה עולה-יורד - יכול למנות גם לכיוון מעלה וגם לכיוון מטה, על פי פקודה שהוא מקבל כקלט
  • מונה טבעת - מונה בו הפליפ פלופים מחוברים ביניהם בצורה של טבעת
  • מונה ג'ונסון - מונה טבעת "מעוקם"

כל אחד ממונים אלו שימושי לישומים אחרים. סוגים רבים של מונים זמינים כהתקנים אלקטרוניים דיגיטליים. רוב המונים מונים בבסיס בינארי, אך יש גם מונים שמונים בשיטות ספירה אחרות כמו עשרוני בקידוד בינארי, קוד גריי וכו'.

מונים שימושיים עבור שעונים דיגיטליים, טיימרים ועוד.

מונה (מתפשט) אסינכרוני[עריכת קוד מקור | עריכה]

מונה (מתפשט) אסינכרוני מורכב מיחידות שכל אחת מהן מורכבת מפליפ פלופ יחיד מסוג D שהקלט שלו (כניסת ה-D) הוא ההיפוך של הפלט שלו, ומהווה מונה בפני עצמה. כל יחידה כזו יכולה לאחסן ביט אחד, ולכן היא יכולה למנות מ-0 ל-1 לפני שהיא חוזרת ל-0 (ומתרחש overflow). ערך היחידה (הספרה ששמורה בה) ישתנה בכל מחזור שעון ויקח שני מחזורי שעון עד שהיחידה תחזור למצבה המקורי, כך שבכל מחזור שעון ערך היחידה ישתנה לסירוגין מ-0 ל-1 ומ-1 ל-0. הפלט של היחידה יוצר שעון חדש שאורך מחזורו זהה לאורך שני מחזורים של השעון הישן, כלומר, התדירות של השעון החדש היא חצי מהתדירות של השעון הישן. אם הפלט הזה מחובר כאות שעון לפליפ פלופ של יחידה זהה, היחידה החדשה תהווה, בדומה ליחידה הראשונה, מונה של ביט אחד, אך מהירותה תהיה חצי ממהירות היחידה הראשונה. שילוב של שתי היחידות ביחד יתן מונה בן שני ביטים, כמו שאפשר לראות בטבלה הבאה, שבה Q0 היא היחידה הראשונה (המהירה) וQ1 היא היחידה השנייה (האיטית):

(Q1:Q0) בעשרוני Q0 Q1 מחזור שעון
0 0 0 0
1 1 0 1
2 0 1 2
3 1 1 3
0 0 0 4

אפשר להוסיף לחבר למונה יחידות נוספות שבנויות באותו אופן, כשאות השעון של כל יחידה הוא הפלט של היחידה הקודמת. בצורה כזאת נוצר מונה מתפשט שיכול למנות עד 2n-1 כאשר n הוא מספר הביטים (היחידות, הפליפ פלופים) במונה.

השימוש בפלטי פליפ פלופים כשעונים גורם לפערי זמנים בין הביטים במונה (כלומר, כאשר מונה מתעדכן הפליפ פלופ שמאכסן את ספרת האחדות מתעדכן ראשון וחולף זמן עד ששאר הפליפ פלופים מתעדכנים) ולכן שיטה זו לא מתאימה לשימוש במעגלים סינכרוניים רגילים, שבהם כל הרכיבים מתעדכנים באותו זמן (עפ"י אות שעון יחיד).

מונה סינכרוני[עריכת קוד מקור | עריכה]

במונה סינכרוני, כמו שמתחייב משמו, כל אותות המוצא (הפלטים) של הפליפ פלופים משתנים על פי שעון יחיד. בדומה למונה (מתפשט) אסינכרוני, מונה זה יכול למנות עד 2n-1 כאשר n הוא מספר הביטים במונה. במונה זה, הביטים מתעדכנים בעזרת מערכת של שערים לוגיים. דרך פשוטה ליישם (באמצעות השערים) את הלוגיקה עבור כל ביט במונה סינכרוני עולה היא לשנות את ערכו של כל ביט כאשר ערכם של כל הביטים הנמוכים ממנו הוא אחד. לדוגמה במונה בן ארבעה ביטים שנסמנם כ- ביט 0, ביט 1, ביט 2 וביט 3, ביט 1 משתנה כאשר ערכו של ביט 0 הוא אחד, ביט 2 משתנה כאשר הערכים של ביט 0 וביט 1 הם שניהם אחד וביט 3 משתנה כאשר הערכים גם של ביט 0, גם של ביט 1 וגם של ביט 2 הם אחד.

מונים סינכרוניים ניתן גם ליישם באמצעות חומרה של אוטומט סופי (מכונת מצבים), יישום זה אומנם מסובך יותר, אך הוא מאפשר מעברים חלקים ויציבים יותר.

מונים מבוססי-חומרה הם מסוג זה.

מונה טבעת[עריכת קוד מקור | עריכה]

מונה טבעת הוא "אוגר הזזה" (shift register, חיבור בטור של פליפ פלופים) בו הפלט של הפליפ פלופ האחרון מחובר לקלט של הפליפ פלופ הראשון, כך שהחיבורים בין הפליפ פלופים יוצרים טבעת. בדרך כלל מועבר בטבעת אות המכיל ביט אחד (לרוב ערכו של הביט הוא אחד, וערכם של כל הפליפ פלופים למעט הפליפ פלופ שאליו הגיע האות הוא אפס), כך שמצב המערכת חוזר לעצמו אחרי N מחזורי שעון, אם השתמשנו בN פליפ פלופים. מונה זה יכול לשמש למניה מחזורית של N מצבים (כאשר מצב המערכת נקבע על פי הפליפ פלופ שאליו הגיע האות, לדוגמה, כאשר האות מגיע לפליפ פלופ ה-n המערכת נמצאת במצב ה-n).

מונה ג'ונסון[עריכת קוד מקור | עריכה]

מונה ג'ונסון (Johnson; או מונה טבעת מעוקם, מונה מביוס) הוא גרסה שונה של מונה טבעת, ובו כל פליפ פלופ מעביר לפליפ פלופ הבא אחריו את הערך שלו, למעט הפליפ פלופ האחרון שמעביר לפליפ פלופ הראשון את ההפך מהערך שלו. הקוד שנוצר על ידי הפלט הסדרתי של מונה ג'ונסון נקרא "קוד ג'ונסון" (קידוד של מילה שנפלטת במחזור ה-i על ידי מונה פשוט יהיה הפלט של מונה ג'ונסון במחזור ה-i).