October 19 2017 19:15:20
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА

9.1. Универсальные и специализированные ИМС

Интенсивное развитие микро-электроники, основными направлениями которого служит повышение плотности упа-ковки элементов на кристалле и расширение функциональных возможностей, привело к созданию весьма сложных универсальных (стандартных) устройств: микроконтроллеров, цифровых фильтров, БИС памяти и т. п.  

Функционирование специали-зированных систем обработки информации, управления и контроля связано с необхо-димостью применения специализированных (нестандартных) устройств, придающих  совокупности типовых БИС уникальные функциональные свойства. Например, при создании блока оперативной памяти наряду с набором стандартных БИС ЗУ тре-буются регистры временного хранения адресов, дополнительные дешифраторы, шин-ные формирователи, управляющие блоки. Устройства, осуществляющие вспомогатель-ные функции можно выполнить на основе базовых логических и запоминающих эле-ментах или с использованием отдельных ИМС невысокой степени интеграции.

С целью снижения  аппаратных затрат и упрощения проектирования разработку специализирован-ных устройств целесообразно выполнять на ограниченном наборе универсальных базо-вых схем. Базовым элементом для создания комбинационных устройств может служить мультиплексор, позволяющий реализовать произвольные логические функции. Например, схема  мультиплексора 4:1 (рис. 9.1,а) может служить в качестве генератора, реализующего полный набор логических функции двух переменных A и B, подаваемых на адресные входы.

D0 0 0 0 0 0 0 1 1 1
D1 0 0 0 0 1 1 1 1 1
D2 0 0 1 1 0 0 0 1 1
D3 0 1 0 1 0 1 1 0 1
y 0 A•B Ā•B B A•B A B AÚВ 1

 Рис.9.1. Генератор логических функций аа) и таблица истинности бб

Вид выполняемой логиче-ской операции задается кодом (набором сигналов), устанавливаемым на входах данных (рис. 9.1,б). При реализации небольшого числа логических функций многих пе-ременных на базе мультиплексора наблюдается существенная аппаратная избыточ-ность.

Последовательностные схемы, как правило, проектируют на основе типовых ИМС триггеров, счетчиков и регистров. Использование для построения специализированных устройств набора типовых микросхем (счетчиков, регистров, дешифраторов, мультиплексоров) невысокой степени интеграции приводит к увеличению общего числа ИМС (корпусов), снижению быстродействия и надежности и существенному увеличению габаритов изделия.

Универсальным устройством большого уровня интеграции, на базе которого можно реализовать логические устройства, является БИС ЗУ. Синтез цифровых преобразователей на базе ЗУ основан на однозначной связи хранящихся в накопителе данных с кодами их адресов. ПЗУ является универсальным преобразователем m-разрядного входного кода, поданного на шину адреса в n-разрядный выходной код, записанный в N = 2n информационных элементах. Комбинационные устройства реализуют, запрограммировав в ПЗУ таблицу истинности.

Например, для построения полусумматора, реализующего функцию двух переменных, необходимо ПЗУ с N = 24 = 16 бит и мат-ричным дешифратором (рис.9.2,а).

Рис.9.2. Реализация полусумматора (а) и таблица истинности (б)

В приведенном примере с по-мощью ПЗУ реализуется полная таблица истинности (рис.9.2,б), причем две вы-ходные шины не используются. С использованием накопителя той же емкости с другой организацией можно построить полный сумматор и устранить аппаратную избыточность.

Применение ИМС ПЗУ позво-ляет решать задачи по созданию специализированных комбинационных логических уз-лов. По принятой классификации ЗУ относятся к устройствам с памятью (последова-тельностным), однако после программирования они выполняют функции комбинаци-онных схем. При использовании перепрограммируемых РПЗУ можно изменять струк-туру в процессе проектирования и выполнять настройку электронных систем.

ЗУ применяются также для создания устройств с нестандартными значениями параметров. Большую разрядность регистра сдвига несложно получить с использованием ОЗУ, к входу которого подклю-чить типовой счетчик, генерирующий последовательность кодов адресов. Например, шестиразрядный счетчик и ОЗУ с организацией 64´4 дает четыре регистра по 64 бит каждый.  

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.04 секунд 2,256,286 уникальных посетителей