Читальный зал -->  Особенности интегральных микросхем 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 [ 36 ] 37 38 39 40 41 42 43 44

показана схема каскадного включения дешифраторов с п = 2 в дешифраторе, реализующем функции шести переменных Xi, Х2, х.

Построение комбинационных устройств на основе постоянных и полупостоянных запоминающих устройств. Постоянные (ПЗУ) и полупостоянные (ППЗУ) запоминающие устройства являются однородными структурами с простейшими компонентами, характеризующимися высокой технологичностью производства, что и обусловило их массовый выпуск в виде СИС и БИС. В ПЗУ можно реализовать только операцию чтения информации, записываемой в ПЗУ только одни раз (например, при изготовлении) н не допускающей замены в процессе эксплуатации. В ППЗУ информацию можно заменить в специальном нерабочем режиме (например, прн ультрафиолетовом облучении нли с помощью нестандартного электрического сигнала). Как ПЗУ, так и ППЗУ обычно строят по схеме дешифратор - шифратор , причем на уровне шифратора прн записи информации возможна перестройка их структуры (программирование) масочным или электрическим способом. Каждая ИМС - ПЗУ или ППЗУ

Таблица 2.9

Адрес ячейки

Содержимое ячейки

Адрес ячейки

Содержимое ячейки

о о о 1 1 1 1

1 о 1 1 1 о о о о о

(условное обозначение на рис. 1.13, в) имеетп адресных входов А, А, ...

А , разрешающий вход илн вход выбора ИМС У, и m выходов (см. серии 155, 505 и др.).

Рассмотрим построение на базе ПЗУ и ППЗУ произвольного комбинационного устройства. Функционирование комбинационного устройства с п входами и т выходами описывается системой нз т переключательных функций, зависящих от п переменных. Имея ПЗУ емкостью 2 т-раз-рядиых слов, можно в ячейки с адресами, соответствующими каждому набору входных переменных Xj, х, х , записать слова, образованные нз значений функций /1, f, fm на таком наборе. Таким образом, в ПЗУ записывается т таблиц истинности указанных функций. ПЗУ, хранящее такие таблицы, работает как комбинационная схема, реализующая т переключательных функций. С помощью ПЗУ можно обеспечить реализацию любых переключательных функций, однако практически для наилучшего нспользовання емкости реальных ИМС - ПЗУ нх целесообразно использовать для реализации сложных систем функций при числе переменных п > 8. Методы минимизации переключательных функций, описанные в предыдущем разделе, при использовании ПЗУ теряют смысл. Более того, если реализуемые функции заданы мнинмизированнымн нли скобочными формами, то необходима их развертка до СДНФ путем применения соотношений

Xi = XiXj V XiXj; xi (xj \l x = XiXj V XiX.

В табл. 2.9 приведен пример программирования содержимого ПЗУ с п = 4, реализующего функции

h = Л V W- /л = XiXXg; /3 = XiX3 V V Л:

4 = XiXt V XlXiXX V XlX2X3Xt V lZ V ДХЛ-

Когда число аргументов реализуемых функций k меньше числа входов ПЗУ я, на я -k входов ПЗУ подают константы О илн 1, тем самым выделяя нз 2 возможных входных наборов (ячеек) 2* наборов, иа которых

Рис. 2.6

определены реализуемые функции. Когда > я и число реализуемых функций р больше числа выходов ПЗУ, необходимо наращивать число адресов ПЗУ (т. е. увеличивать число входных наборов), или длину считываемых-слов (т. е. число реализуемых функций), илн одно и другое одновременно. Схема наращивания числа выходов ПЗУ при = я = 3, m = 4, р = 8 показана на рис. 2.6, а. Входные цепн ИМС ПЗУ в такой схеме включены параллельно. Наращивание структуры ПЗУ по числу аргументов реализуемых функций прн = 5, я = 3, m = р = 4 показано на рнс. 2.6, б. Параллельное соединение выходов ИМС ПЗУ является реализацией монтажного ИЛИ , так как обычно прн У = О выход ПЗУ переключается в высокоомное состояние, что соответствует отключению ИМС от выходных каналов. В ПЗУ ROMI записаны значения реализуемых функций при Xi= 0; 2= О, т. е. i(0,0, х х, дс,); ,(0, О, Хз, х, дс,) и т. д. Аналогично в ПЗУРОШ записаны значения функций прн Xi= 0; х= 1 и т. д. Выборка ПЗУ, соответствующего заданным значениям Хх и Xj, осуществляется дешифратором DC. Функции этого дешифратора может также выполнять ПЗУ ROM (DC) (его подключение на рнс. 2.6, б показано штриховыми линиями), для которого соответствие между адресами и выходными словами задано табл. 2.10. Ячейки этого ПЗУ, адреса которых содержат Ai== О, в этом случае не используются.

Схема наращивания структуры ПЗУ по числу реализуемых функций и по числу их аргументов показана иа рис. 2.6, в, для которой п = 2, m = 4, fe = 4, /3 = 8. В ПЗУ ROM/ записаны значения функций f-f при Ху= О, Хг= О иа всех возможных наборах аргументов Хз н x, в /?0М2-значения j-/в иа тех же входных наборах, в РОМЗ - значения 1-/4 при 0; 1 и всех возможных значениях х, х, в I10M4 - функции h-fi на тех же наборах и т. д. Как и в предыдущей схеме, объединение выходов ИМС соответствует монтажному ИЛИ .

Более эффективно ПЗУ используют для реализации переключательных функций, если последние представить в виде суперпозиции функций бесповторных наборов аргументов. Например, иа основе ПЗУ, имеющих п = 3, m = 4, необходимо реализовать следующую систему нз шести

функций пяти аргументов:

п - х1х2х3 V хжз V х1х2х3 V

V XlX3,

h = XiXi V х1х3 V хХз;

и = . 12*3 V V

Адрес ячейки			Содержимое ячейки
	Л 1 л				h 1 f4

4 1 О

Б 1 О

6 1 1

7 1 1

О 1 О 1

о 1 о о

о о 1 о

о о о 1

Запишем функции /3

/4 = ххз V XixiX;

ft = XiXjXXtX; ft = XiX3 V Xixxx. /, в следующем виде:

= ад (Хз V Jt* V 5) = х1х2 (XiXf У Xi\/ ж.) =

= (Л V XiX & ((xixxs V xjcx У xy xy,

/4 = ад (is V 4* ) = (Х1ХЛ V XlX {{Xl V Хз) V 4 ) = = {x1x2x3 V адл) (.(XlX2X3 V ХхХгХз) V *4 б);

/, = xix {хХз (XtX)) = V ххз) ((ххХз V XiVs) ( л));

/, = XiXi {x1x2 у (ад)) = (х1х3х3 у XjXaXa) ((JtiVa V i 2a) V ( Л -Обозначим <pi (xi, Xj, Ж3) = JfiCzj V x1x.2x3; Ра (- 1. *2. x3) = 1X2X3 V Jfi. is 3-

Таблица 2.11

ПЗУ ROM/

ПЗУ R0M2

(ж.)

Л (ж.)

2 3 4

5 6 7

О О О

о 1 1 1 1

о о 1 1 о о 1 1

о 1 о 1 о 1

о 1 1

о о 1

о о о 1 о 1 1 1

о о о о о о 1 1

о о о о о 1 о 1

2 3 4 5

о о о 1 1 1 1

о о 1 1 о о 1 1

о 1 о 1 о 1

о о о о 1

о о о

Тогда реализация функций заданной системы сводится и реализации функций /i(xi, Xj, Хз); /2(xi, Ха, Xj); <pi(xi. Ха, Xj); <pj(xi, Xj, X3) no приведенным выше выражениям и функций

h = Ф1 (Xl, 2, Хз) (<Р2 (Xl, Xj, Хз) V 4 V Ч) = Ч>1 (Xl, Хг, х <Рз (ф2. Х4. х)\ fi = <Pi (Xl, Х2, Хз) (ф2 (Xi, Xj, Хз) V XiX) = <pi (Xl, X2, Xj) 4)4 (<p2, 4, X,);

h = <Pi (1- Xi, x3) (<pa (Xl. X2, Хз)ад) = <pi (Xl. Xa, Xj) <pg (фа, x, Xj); /в = Ф1 2. x3) (Ф2 (Xl, Xa, X3) V ад = <Pi (Xl, Xa, Xj) Ф, (Фа. Xi, Xj).

Для этого необходимо всего два ПЗУ, содержимое которых задано табл. 2.11. а способ соедниеиия показан на рис. 2.7. Заметим, что прн описаииом ранее иаращиваинн ПЗУ до 5 входов и 6 выходов понадобилось бы 8 ПЗУ с и = 3. m = 4.

Комбинационные устройства иа программируемых логических матрицах. Программируемые логические матрицы (ПЛМ) представляют собой ИМС с регулярной структурой, которые с помощью специальной

f - V

процедуры (программнроваиня) можно приспособить для реализации f-[у] i различных систем переключательных функций. Программирование ПЛМ состоит в устранении электрическим нлн масочным способом Рн- 2.7 элементов связи (рнс. 2.8, а) в узлах

двух матриц: конъюнктивной (И-матрнца) и дизъюнктивной (ИЛИ-матри-ца). И-матрнца содержит k и-входовых элементов И, каждый вход которых соединен со входными цепями с помощью плавких перемычек (на рнс. 2.8, а обозначены кружками). Это дает возможность сформировать в И-матрнце элементарных пронзведений(конъюикций) с числом букв, не превышающим п. В свою очередь, ИЛИ-матрнца содержит m fe-входовых элементов ИЛИ, что позволяет формировать днзъюикцнн ие более чем по k любых произведений, полученных с помощью И-матрнцы. Таким образом, ПЛМ как и ПЗУ, строится по схеме дешифратор - шифратор . Однако в отличне от ПЗУ имеются возможности перестройки структуры не только иа уровне шифратора, ио н на уровне дешифратора (иапоимео, ИМС 556РТ1). ч-н н V н н.

ПЛМ может реализовать любую систему переключательных функций, содержащую до m функций от п переменных, если только эта система содержит не более k различных элементарных произведений. На рнс. 2.8, б показаны упрощенное обозначение матриц н цепей ПЛМ: каждая вертикальная линия в И-матрнце соответствует элементу И, а каждая горизонтальная линия в ИЛИ-матрице - элементу ИЛИ н программирование П.ПМ с п = = 4, ft = 12, m = 6 для реализации следующих функций:

h = XiXX у Х1Х2Х3 V Х1Х2НЧ V 1 2% 4;

22 = Х1ХаХзХ4 у Х1Х2Х3Х4 V Х1Л V 1Л:

гз = XiXaX3 V XiX. У х

Z4 = XiXj V 4x3 V Хз 4 V 14;

26 = X2X3Xi у Х2Х3Х4;

г, = Х1Х2Х3Х4.

Эта система содержит 12 различных элементарных произведений: У1 = Х1Х2Х3; 1/2 = х1х2х3, Уз = XiX.iXaX4; (/4 = X1X2XSX4;

у, = ххзх; г/. = Ххххзх; = хх; у = XgXj;

У = дел; yiD=xi**; = yia = аддс4-

Для удобства программирования ПЛМ систему функций целесообразно представить в табличной форме (табл. 2.12). Сопоставляя табл. 2.12 и

И-натрищ1 ~\

=р=;

I Ji-. L i! J

hi--.

Рис. 2.8

рис. 2.8, б, можно заметить, что единице, находящейся в таблице на пересечении строки Xi и столбца yj в И-матрице соответствует перемычка между цепями Xi и у j-, нулю, находящемуся на том же месте, соответствует перемычка между Xj и уу; прочерку соответствует отсутствие перемычек. Единице, находящейся в таблице на пересечении строки и столбца у., соответствует перемычка в ИЛИ-матрице между цепями Zs и унулю, находящемуся на том же месте, соответствует отсутствие перемычек.

Из изложенного видно, что благодаря матричной организации ПЛМ позволяют реализовать функции, представленные не только их СДНФ (как при нспользоваинн ПЗУ), но н любыми другими нормальными формами (т. е. в виде дизъюнкции элементарных произведений). Прн этом наиболее эффективна реализация иа ПЛМ функций, содержащих наименьшее число элементарных произведений, так как логические возможности ПЛМ определяются максимально возможным числом элементов связи в И- н ИЛИ-матрицах, равным 2nk -f mk. Число переменных в каждом элементарном произведении не имеет существенного значения, если только оно не превышает п. Подобно этому минимизация числа элементарных произведений целесообразна лишь до уровня k, дальнейшее их уменьшение не дает выигрыша в числе ИМС ПЛМ.

Расширение логических возможностей ПЛМ сводится к обеспечению

Таблица 2.12

Примечаиие. Прочерки обозначают неопределенные значения аргументов.

их наращиваемости по параметрам п, * и т. Наращиваемость по п достигается за счет каскадного включения ПЛМ. На рис. 2.9, а показана схема реализации системы функций

h. = Jfl 2*2*4 5 V XiXXtXi V XiXiXgXfXi V lejJe =

= (x1x2x3 V x V, V (XiXiXg V xix xx; г, == xXiXg V Х1ХЛ V XiXt V xXi == (хххз V xx) V ад V V.: h = xx V xi, Ч = хххцх V XixgXiXi = {ХуХХз V адаз) ад

Рис. 2.9

на ПЛМ, для которых п = 3, т = 4. Здесь PLM1 реализует функцию ф = = ххХз V ХуХз (остальные выходы PLM1 в данном случае не используются, однако прн необходимости на них можно получить другие функции аргументов х, х, х3). Функции, реализуемые на PLM2. имеют следующие различные элементарные произведения:

yi = W5; 4а = фад; Уз = Ф; У4 = ад; yxtx-, /. = фад. Способ программирования PLM2 в этом случае задается табл. 2.13.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 [ 36 ] 37 38 39 40 41 42 43 44

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.