opevs
.pdf
31 
|
1 |
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|
X |
|
X |
|
X |
|
X |
|
X |
|
1 |
|
0 |
|
1 |
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|
X |
|
X |
|
X |
|
X |
|
1 |
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|
X |
|
X |
|
X |
|
0 |
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|
X |
|
X |
|
0 |
|
1 |
|
0 |
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|
X |
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
X |
|
X |
|
X |
|
X |
|
X |
|
X |
|
X |
|
X |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 
13. Мультиплексоры
Мультиплексоры выполняет функцию подключения одного из входных каналов к выходному под управлением управляющего слова.
Входы мультиплексора подразделяются на информационные 0, 1, …,−1 и адресные 0, 1, …, −1. Обычно 2 = , где k и n – число адресных и информационных входов соответственно. Двоичный код, поступающий на адресные входы, выбирает один из информационных входов, значение переменной с которого передается на выход.
Работу мультиплексора можно упрощенно представить с помощью многопозиционного ключа.
В интегральном исполнении применяется схема, в которой конъюнкторы дешифратора одновременно выполняют и функцию конъюнкторов данных. Работа мультиплексора при этом описывается соотношением
которое иногда называется мультиплексной формулой. Из выражения следует, что при любом значении адресующего кода все слагаемые, кроме одного, равны нулю. Ненулевое слагаемое равно , где i – значение текущего адресного кода. Как правило, схема дополняется входом разрешения работы Е. При отсутствии разрешения работы (Е=0) выход F становится нулевым.
33 
Для наращивания числа информационных входов, прибегают к их каскадированию. Наиболее универсальный способ наращивания размерности мультиплексора состоит в построении пирамидальной структуры, состоящей из нескольких мультиплексоров. При этом первый ярус схемы представляет собой столбец, содержащий столько мультиплексоров, сколько необходимо для получения нужного числа информационных входов. Все мультиплексоры этого столбца коммутируются одним и тем же адресным кодом, составленным из соответствующего числа младших разрядов общего адресного кода. Старшие разряды адресного кода используются во втором ярусе, мультиплексор которого обеспечивает поочередную работу мультиплексоров первого яруса на общий выход.
34 
14Демультиплексоры.
Выполняют функцию, обратную функции мультиплексора – передают данные из одного входного канала в один из нескольких каналовприемников. Демультиплексор имеет один информационный вход x, n информационных выходов 0, 1, …, −1 и k управляющих (адресных)
входов 0, 1, …, −1.
Двоичный код A, поступающий на адресные входы, определяет один из n выходов, на который передается значение переменной с информационного входа , т. е. демультиплексор реализует следующие функции:
Пример демультиплексора, имеющего = информационных выходов
, , , и = адресных входов ,
Функция демультиплексора легко реализуется с помощью дешифратора, если его вход разрешения EN использовать в качестве информационного входа демультиплексора, а входы декодируемого кода – в качестве адресных входов. В этом случае, при активном значении сигнала на входе EN избирается выход, соответствующий коду, поданному на адресные входы.
35 
15. Компараторы (схемы сравнения).
Компаратором (устройством сравнения) называют функциональный узел, обеспечивающий сравнение двух n-разрядных двоичных числа А и В.
Функции, вырабатываемые компараторами, определяются следующим образом: они принимают единичное значение (истинны), если соблюдается условие, указанное в индексе обозначения функции. Например, функция= =1, если = и принимает нулевое значение при ≠ .
Основными отношениями считаются два – «равно» и «больше». Остальные отношения выражаются через них следующим образом:
Компараторы строятся на основе поразрядных операций над одноименными разрядами обоих слов. Слова равны, если попарно равны все одноименные их разряды, т. е. если в обоих нули или единицы. Признак (условие) равенства i-х разрядов сравниваемых слов А и В формируется следующим
образом: 
Схема компаратора на равенство в базисе И-НЕ
Признак равенства слов
Построение компаратора на «больше» для одноразрядных слов требует реализации функции
a |
b |
|
|
|
> |
|
|
|
0 |
0 |
0 |
|
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
|
1 |
0 |
1 |
|
|
|
1 |
1 |
0 |
|
|
|
36 
Функция в общем случае N разрядного компаратора на «больше»
Компараторы для слов большой разрядности получают наращиванием размерности путем использования нескольких компараторов. Принцип наращивания рассмотрим на примере реализации компаратора с тремя выходами для двухразрядных слов. Выработка признака > в этой схеме производится по соотношению
где штрихом отмечены функции с выходов младшей группы.
Схема Компаратора
37 
38 
16. Синхронизация в цифровых устройствах Автоматы с памятью
Узлы и устройства, которые содержат элементы памяти, относятся к классу автоматов с памятью (АП).Вся последовательность входных сигналов определяет последовательность состояний и выходных сигналов. Это объясняет название «последовательностные схемы», также применяемое для обозначения АП.Структурно АП отличаются от КЦ наличием в их схемах обратных связей, вследствие чего в них проявляются свойства запоминания состояний. Автоматы с памятью в каноническом представлении разделяют на две части: 1)память, 2)комбинационную цепь.
На входы КЦ подаются входные сигналы и сигналы состояния АП. На ее выходе вырабатываются выходные сигналы и сигналы перевода АП в новое состояние.
Принципиальным является деление АП на: 1)асинхронные, 2)синхронные. В асинхронных АП роль элементов памяти играют элементы задержки, через которые сигналы состояния передаются на входы КЦ, чтобы совместно с новым набором входных переменных определить следующую пару значений Y и Q на выходе.Элементы АП переключаются под непосредственным воздействием изменений информационных сигналов. Скорость распространения процесса переключений в цепях асинхронного автомата определяется собственными задержками элементов.
Витоге характерным свойством асинхронного автомата является то, что при переходе из одного устойчивого состояния в другое он обычно проходит через промежуточные нестабильные состояния.Обеспечение предсказуемого поведения асинхронного АП – сложная проблема. Поэтому они применяются в основном в простейших схемах.
Всинхронном АП имеются специальные синхросигналы (тактирующие импульсы, синхроимпульсы - СИ) С, которые разрешают элементам памяти прием данных только в определенные моменты времени.Элементами памяти служат синхронные
триггеры.Процесс обработки информации упорядочивается во
39 
времени, и в течение одного такта возможно распространение процесса переключения только в строго определенных пределах тракта обработки информации.
В синхронных АП каждое состояние устойчиво и переходные временные состояния не возникают.
В сравнении с асинхронными, синхронные АП значительно проще в проектировании. На сегодняшний день и достаточно длительную
перспективу основным путем построения АП является применение тактирования, т. е. синхронных автоматов.
Системы синхронизации
Важным признаком системы синхронизации является фазность, которая определяется числом синхроимпульсов в одном периоде синхронизации (иначе говоря, числом импульсных последовательностей, используемых для синхронизации устройства). Фазность зависит от типа триггеров, применяемых в устройстве, способа обмена между функциональными узлами, требований к быстродействию и аппаратной сложности устройства.
Различают следующие системы
2)двухфазную; 3)многофазную.
Однофазная синхронизация
Использует минимальное число синхропоследовательностей и обеспечивает высокое быстродействие.На практике однофазная
синхронизация чаще всего применяется в схемах с триггерами, имеющими динамическое управление, или с двухступенчатыми триггерами. Схема однофазной синхронизации триггеров с динамическим управлением
При правильном выборе параметров синхросигналов временные состязания сигналов в системе с двухступенчатыми триггерами
40 
вообще отсутствуют, работоспособность ее обеспечивается при сколь угодно малых минимальных задержках.
Двухфазная синхронизация
Характеризуется использованием двух последовательностей синхроимпульсов, сдвинутых во времени друг относительно друга.Интервал между импульсами обеих последовательностей отводится для работы комбинационных цепей.Соседние каскады получают разноименные серии синхроимпульсов. Достоинством двухфазной системы синхронизации является возможность применения простых одноступенчатых триггеров с управлением уровнем. В то же время наличие двух фаз синхроимпульсов усложняет схему устройства.
Многофазная синхронизация
Характеризуется использованием более чем двух серий синхроимпульсов и применяется для увеличения быстродействия систем путем организации работы их частей с разной скоростью.
Это осуществляется разбиением периода основной частоты на части и использованием в отдельных блоках системы более высокочастотных синхросигналов.
Для узлов и устройств применение многофазной системы синхронизации не характерно.