Компютерна схемотехніка 2 (стр. 1 из 6)
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА
Факультет комп’ютерних наук
Кафедра комп’ютерних систем та мереж
Курсова робота
Комп’ютерна схемотехніка
2007
1. Лінійні дешифратори. Функції алгебри логіки, таблиці істинності та структурна схема. Оцінка їх складності та швидкодії. Каскадування дешифраторів
Дешифратори – це комбінаційні вузли призначені для перетворення n-розрядного позиційного коду в унітарний код.
Функціональне позначення дешифраторів:
Позначення на схемі К155ND7.
Логіка роботи дешифратора може бути описана наступним співвідношенням, що визначає зв’язок між вхідними сигналами і вихідними сигналами пристрою.
Для дешифратора 3×8 таблиця істинності має наступний вигляд (з інверсними виходами):
| x3 | x2 | x1 | D0 | D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | D6 | D7 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - | ||||||||||
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
В найпростішому випадку таку схему можна реалізувати з допомогою тривходових кон’юнкторів.
Складність такого пристрою, побудованого за лінійною схемою, визначається кількістю елементів, що формують вихідні сигнали і визначається: L = 2n.
Вартість за Квайном: K = n2n.
Час затримки визначається часом проходження каскаду: t = tз.
Окрім лінійних схем за структурною будовою розрізняють ще каскади і пірамідальні дешифратори.
При каскадній побудові дешифратор використовує методику розбиття дешифрованого слова на кілька підслів. При цьому в окремому каскаді проводиться дешифрації одного підслова, в наступному каскаді дешифруються слова з допомогою кон’юнкції вихідних сигналів дешифратора до повного слова.
В загальному в каскадних дешифраторах кількість входів на окремих дешифраторах підслів є меншою, але число схем, що забезпечують те саме перетворення, залишається тим самим або дещо зростає.
В таблиці істинності для каскадних дешифраторів виділяють блоки за певним значенням вхідних змінних. Структурна схема такого дешифратора розділяється на вхідний та наступні до вхідного каскади.
Функції логічних виходів в цьому випадку записуються як лінійна комбінація дешифрованих підслів. Для n=3 можемо записати:
Каскадні схеми зручно використовувати для дешифрації логічних функцій багатьох змінних, якщо їх потрібно реалізовувати з допомогою елементів з малою кількістю реальних фізичних кодів.
В загальному випадку при проектуванні каскадних дешифраторів на базі логічних елементів з показником М<n (показник об’єднання за входом, n – кількість змінних) основним завданням є забезпечити максимальні швидкодії пристроїв при мінімальній складності схеми. Тоді всі змінні, тобто кодове слово з n розрядів, розбиваються на підслова по
розрядів, - розрядність підслова, m – число розрядів підслова.Швидкодія оптимізаційного пристрою оцінюється співвідношенням:
Складність схеми описується числовим рядом:
, ni – розрядність кодових підслів. Мінімальна складність одержується тоді, коли 
.В пірамідальних дешифраторах схемотехнічною особливістю є те, що кожна конституанта одиниці в певному каскаді формується за допомогою дешифрованого підслова з певної кількості вхідних розрядів і додаткового сигналу, тобто змінної, яка ще не була задіяна в дешифрації.
Час затримки:
Складність схеми:
Наприклад, для функції трьох змінних пірамідальний дешифратор можна реалізувати за наступною схемою.
Недоліком пірамідальних дешифраторів є ускладнення топології схеми при зростанні їх розрядності, тому більшого застосування набули дешифратори, які будуються за каскадною та лінійною схемою.
Для реалізації комбінаційних схем використовують регулярні структури, в яких окрім вхідних сигналів змінних Аі та вихідних дешифрованих сигналів застосовують керуючі сигнали Вr для каскадного нарощування регулярних структур.
Різновидністю дешифраторів є схеми, які використовуються для керування індикаторними пристроями.
2. Мультиплексори і демультиплексори. Їх призначення, функції алгебри логіки, таблиці істинності та синтез структурних схем. Каскадування мультиплексорів і демультиплексорів
Мультиплексори – пристрої, призначені для комутації кількох інформаційних сигналів на один інформаційний канал. В загальному випадку можна комутувати кілька груп сигналів на одну інформаційну шину. Розрізняють мультиплексори цифрових та аналогових сигналів.
В І випадку комбінаційна схема, що забезпечує мультиплексування, може довільним чином трансформувати набір вхідних сигналів, але повинна забезпечуватись тільки відповідність вихідного сигналу до одного з інформаційних сигналів, що подаються на вхід пристрою.
При мультиплексуванні аналогових сигналів комбінаційні схеми використовуються тільки для комутації відповідних аналогових ключів, під’єднаних до заданого інформаційного входу.
В інтегральних схемах мультиплексора розрізняють вхідні інформаційні сигнали, сигнали керування та сигнали адресації.
При реалізації комбінаційної схеми доцільно розділити адресні та інформаційні коди, згрупувавши їх у дві шини.
| E | D0 | D1 | A | Q |
| 0 | 0 | 1 | 0 | D0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | D1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | × |
| 1 | 0 | 1 | 1 | × |
Активація інформаційних сигналів забезпечується за допомогою двовходових диз’юнкторів.
Демультиплексори призначені для комутації одного інформаційного сигналу на кілька входів. Умовне позначення мультиплексора:
Логічні функції, які описують вихідні стани мультиплексора, враховують як інформаційні, так і адресний сигнали, а також сигнал керування.
Комбінаційна схема для мультиплексора дещо простіша, оскільки вхідний сигнал лише один.
Багаторозрядні комутатори сигналів розробляють на основі уніфікованих інтегральних схем з меншою розрядністю, використовуючи каскадування. Головний принцип стосується вибору адресації молодших і старших сигналів, який забезпечується від першого вхідного до другого вихідного каскаду.
Мультиплексор 16×1 може бути побудований на основі чотирьох входових елементів. Така структура ще має назву мультиплексного дерева. Сигнал синхронізації Е об’єднується для всіх вузлів одночасно.
Аналогічним чином будується демультиплексне дерево, тоді кількість інтегральних вузлів буде зростати від першого до останнього каскаду. Схема такого демультиплексора 1×16 має вигляд:
Для комутації цілих шин можна використовувати демультиплексори побудовані на основі дешифраторів.
В якості комутуючих елементів вихідного каскаду в цифрових схемах можна застосовувати логічні кон’юнктори. Узагальнена схема такого демультиплексора включає багатоканальний вхід сигналів хn, шину керування y і вихідні ключі, згруповані по n елементів.
3. Перетворювачі кодів. Функціональний опис, таблиці істинності та структурні схеми перетворювачів прямого коду в обернений та додатковий
За функціональним значенням комбінаційні схеми перетворювачів кодів є найбільш розповсюдженими. В першу чергу це схеми перетворення двійкових чисел в обернений чи доповнюючий код, схеми переходу із однієї системи числення в іншу, схеми шифрування і дешифрування.