====== Sekvenční logické obvody (SKO) ======

Sekvenční obvody jsou na rozdíl od kombinačních obvodů schopné **uchovávat stav (paměť)**. Jejich výstup tedy závisí nejen na aktuálních vstupech, ale i na předchozím stavu.

Základní struktura sekvenčního obvodu:
  * **paměťový prvek (klopný obvod)**
  * **kombinační logika**, která určuje přechody mezi stavy

Mezi základní klopné obvody patří **RS, JK, D a T**.

Podle řízení rozlišujeme:
  * **asynchronní obvody** – změna stavu není řízena hodinovým signálem (typicky RS, někdy D latch)
  * **synchronní obvody** – změna nastává pouze při hodinovém impulzu (**CLK**)

{{ :courses:b2m37mam:tutorials:dit:flip_flops.jpg?700 |}}

===== Paměťové členy =====

==== RS klopný obvod ====

RS (Reset-Set) je nejjednodušší paměťový prvek, realizovaný typicky pomocí dvojice hradel NAND nebo NOR.

Vstupy:
  * **S (Set)** – nastaví výstup Q na 1  
  * **R (Reset)** – nastaví výstup Q na 0  

Obvod obsahuje **zakázaný stav**, kdy jsou oba vstupy aktivní současně.

^ S ^ R ^ $Q_n$ ^ $Q_{n+1}$ ^
| 1 | 0 |  x   |     1      |
| 0 | 1 |  x   |     0      |
| 0 | 0 | $Q_n$|    $Q_n$   |
| 1 | 1 | $Q_n$|     ?      |

==== JK klopný obvod ====

JK obvod rozšiřuje RS obvod a **odstraňuje zakázaný stav**.

Vlastnosti:
  * J = 1 → nastaví Q = 1  
  * K = 1 → nastaví Q = 0  
  * J = K = 1 → **invertuje stav (toggle)**  

Změna nastává pouze při hraně hodinového signálu.

^ J ^ K ^ CLK ^ $Q_n$ ^ $Q_{n+1}$ ^
| 1 | 0 | $\uparrow$ |  x   |     1      |
| 0 | 1 | $\uparrow$ |  x   |     0      |
| 0 | 0 | $\uparrow$ | $Q_n$|    $Q_n$   |
| 1 | 1 | $\uparrow$ | $Q_n$| $\overline{Q_n}$ |
| x | x |   0/1      | $Q_n$|    $Q_n$   |

==== D klopný obvod ====

D (Data) klopný obvod přenáší hodnotu ze vstupu **D** na výstup **Q** při aktivní hraně hodinového signálu.

Platí:
  * při $\uparrow CLK$ → $Q_{n+1} = D$

Varianta bez hodin (Latch):
  * řízena vstupem **EN**
  * výstup kopíruje vstup po dobu aktivního EN

==== T klopný obvod ====

T (Toggle) klopný obvod slouží k překlápění stavu.

Platí:
  * T = 1 → při hodině dojde k invertování stavu  
  * T = 0 → stav se nemění  

Použití: zejména v čítačích.

===== Sekvenční obvody =====

Sekvenční obvody mění svůj stav v závislosti na čase (typicky podle hodinového signálu).

Patří sem například:
  - čítače a děličky kmitočtu
  - registry
  - posuvné registry
  - paměti
  - mikroprocesory

==== Čítače ====

Čítače dělíme na:

  * **Asynchronní (ripple)**  
    - výstup jednoho klopného obvodu řídí další  
    - jednoduché zapojení  
    - nevýhoda: zpoždění mezi bity  

{{ :courses:b2m37mam:tutorials:dit:asynchronni_citac.jpg?700 |}}

  * **Synchronní**  
    - všechny klopné obvody mají společný **CLK**  
    - rychlejší, ale složitější (nutná kombinační logika)

Princip přenosu (carry):
  * vyšší bit se mění, pokud všechny nižší bity jsou 1  
  * např. pro 3 bity: přechody při 1, 3, 7, ...

{{ :courses:b2m37mam:tutorials:dit:synchronni_citac.jpg?700 |}}

Základní rozsah čítače:
  * $2^n$ stavů (počítá od 0 do $2^n - 1$)

Zkrácený čítač (např. BCD 0–9):
  * využívá **asynchronní reset**
  * při dosažení určité hodnoty se vynuluje

{{ :courses:b2m37mam:tutorials:dit:bcd_citac.jpg?700 |}}

==== Registry ====

Registry slouží k uchování vícebitové informace (např. 8 nebo 16 bitů).

Realizace:
  * složené z D klopných obvodů  
  * synchronní nebo asynchronní (Latch)

Rozdíl:
  * **Latch** – citlivý na úroveň (EN)  
  * **Flip-flop** – citlivý na hranu (CLK)

Použití:
  * uchování dat
  * adresové registry
  * vnitřní registry procesoru

==== Posuvné registry ====

Posuvné registry posouvají data o jeden bit při každé hodinové hraně.

Vlastnosti:
  * realizace pomocí řetězce klopných obvodů  
  * převod mezi sériovým a paralelním rozhraním  

Příklady:
  * {{ :courses:b2m37mam:tutorials:dit:74hc_hct595.pdf |74HC595}} – sériový vstup, paralelní výstup  
  * {{ :courses:b2m37mam:tutorials:dit:74hc_hct165.pdf |74HC165}} – paralelní vstup, sériový výstup  

Použití:
  * komunikace (SPI, USART, I²C)
  * rozšíření počtu vstupů/výstupů