13. Hazardy
Hazard to krótkotrwała `szpilka' do 0 w stanie 1 lub do 1 w stanie 0 powstała na
skutek nie równych czasów propagacji dla różnych ścieżek w układzie.
Jeżeli w układzie występują niepożądane szpilki to mówimy, że układ ma
problemy z hazardami.
Wyróżniamy hazardy:
•Statyczne. Kiedy wyjście które ma nie zmienić stanu krótkotrwale zmienia stan na
przeciwny
- Statyczny w zerze kiedy wyjście ma pozostać w 0
- Statyczny w jedynce kiedy wyjście ma pozostać w 1
• dynamiczne - kiedy występują wielokrotne zmiany stanów na wyjściach które
zmieniają stan.
Hazardy mogą powodować nieprawidłowe działanie układów jeżeli wyjścia na
których się pojawiają są interpretowane asynchronicznie. W wielu wypadkach
potrafimy uniknąć problemów związanych z hazardami, ale czasami budowane
układu muszą być od nich wolne.
Usuwanie hazardów
Hazard statyczny w 1 występuje dla sieci typu NAND i sieci AND / OR ( forma
dysjunkcyjna )
W sieciach tych chwilowo zachodzi A+A'1 !
Hazard statyczny w 0 występuje dla sieci typu NOR i sieci OR / AND ( forma
koniunkcyjna )
W sieciach tych chwilowo zachodzi AA'0 !
Ogólny algorytm postępowania dla sieci dwupoziomowej:
•usunąć hazardy w 1. W sieci AND/OR sprawdzić w tablicy prawdy, czy wszystkie
przylegające jedynki są pokryte wspólnym implikantem ( oczkiem w tablicy
Karnaugh ). Jeżeli nie to należy dodać dodatkowe implikanty.
•usunąć hazardy w 0. W sieci OR/AND sprawdzić w tablicy prawdy, czy wszystkie
przylegające zera są pokryte wspólnym implicjentem ( oczkiem w tablicy Karnaugh
). Jeżeli nie to należy dodać dodatkowe implicjenty
Hazardy dynamiczne w sieci wielopoziomowej
W sieciach dwupoziomowych eliminacja hazardów statycznych wystarcza do
eliminacji hazardów dynamicznych.
Istnieją techniki eliminujące hazardy sieciach wielopoziomowych ale są one
raczej skomplikowane.
Rozwiązaniem jest budowanie sieci dwupoziomowych lub budowa układów
synchronicznych.
Hazard w układach cyfrowych
Z powodu opóźnień występujących w rzeczywistych elementach przełączającyh, w układach cyfrowych mogą występować chwilowe przekłamania z powodu błędnie realizowanych zależności:
x + ~x = 1 lub x o ~x = 0
Hazard - jest jednym ze zjawisk spowodowanych występowaniem opóźnień w elementach przełączających. Mamy z nim do czynienia wtedy, gdy sygnał x i jego negacja sterują elementem przełączającym L po co najmniej dwóch drogach z różnym opóźnieniem, przy czym każda z dróg prowadzi przez inny układ kombinacyjny.
Rodzaje hazardu:
HSd - statyczny w warunkach działania - może powodować błąd typu 1->0->1 gdy wartośc sygnału Z powinna pozostać niezmieniona równa 1
HSn - statyczny w warunkach niedziałania - może powodować błąd typu 0->1->0, gdy wartość sygnału Z powinna pozostać niezmieniona równa 0
HD - dynamiczny - może powodować błąd typu 1->0->1->0 lub 0->1->0->1 gdy wartość sygnału Z powinna się zmienić jeden raz odpowiednio 1->0 lub 0->1
wHSd (wHSn) - rozumiany jest jako taki przypadek HSd (HSn), kiedy po zmianie sygnału x sygnał wyjściowy elementu L powinien zachować stałą wartość 1 (0), lecz w wyniku hazardu wartość ta może się zmieniać 1->0->1->0->1 (0->1->0->1->0), czyli może wystąpić zwielokrotnienie błędu typu HSd (HSn)
W układach stykowych przyczyną hazardu jest niejednoczesna zmiana styków: zwiernych i rozwiernych tego samego przekaźnika. W układach półprzewodnikowych jest różnica opóźnień dróg logicznych, po których zmiany proste i przeciwne sygnału x sterują elementem L. W układzie z pamięcią oprócz hazardu mogą występować zjawiska: wyścigu i hazardu zasadniczego.
Na podstawie: Układy cyfrowe. Teoria i Przykłady. Wyd. PKJS Gliwice 2002