Функциональные узлы комбинационного типа

Следующий уровень иерархии вслед за цифровыми элементами занимают функциональные узлы. Они выполняют типовые для цифровых устройств микрооперации, т.е. реализуют низший иерархический уровень внутреннего языка цифрового устройства. Функциональные узлы делятся на комбинационные и последовательностные.

Комбинационные узлы (комбинационные цепи) – это устройства, выходные величины которых зависят только от текущих значений входных величин.

В отличие от них, последовательностные узлы содержат элементы памяти. Их реакция определяется не только вектором входных сигналов, но и внутренним состоянием. Поэтому их называют автоматами с памятью

.

Рассмотрение функциональных узлов начнем с типовых комбинационных цепей.

Дешифратор (Decoder, dc)

Осуществляет преобразование n-элементного параллельного кода в код «1 из m», у которого только в одной позиции находится единица, все остальные позиции – нулевые. Количество выходов так называемого полного дешифратора должно равняться числу всевозможных n-разрядных кодовых комбинаций, т.е. m = 2 n. Схемная реализация и условное обозначение двухвходового дешифратора представлены на рис.2.8.

И нформационные входы дешифратора принято обозначать их двоичными весами. EN (Enable) – вход разрешения работы дешифратора. На выходе дешифратора формируютс логические функции в виде системы конъюнкций, которая в случае n-информационных входов имеет вид:

Формиря на выходах все конъюнктивные термы, дешифратор позволяет в сочетании с элементами ИЛИ воспроизводить произвольные логические функции от n аргументов. Для этого надо подать на схемы ИЛИ выходы с конъюнкциями

Мультиплексор (mux)

Выполняет функцию коммутации одного из m информационных входов x0, x1, …, xm-1 на выход F под управлением n адресных (управляющих) входов а0, а1, …, аn-1, число которых определяется соотношением 2 n = m . Каждой управляющей двоичной комбинации соответствует свой вход подключаемый к выходу.

Функционирование мультиплексора описывается так называемой мультиплексной формулой для реализации которой требуется n инверторов, m конъюнкторов и один дизъюнктор

Схемная реализация мультиплексора для случая n = 2 и m = 4 приведена наис. 2.9.

Его условное обозначение 2.10. Мультиплексор можно использовать для преобразования поданного на его информационные входы m-разрядного параллельного код в подовательный, активизируя последовательно управляющие линии значениями адреса от 0 до 2 n-1.

На основе мультиплексоров можно строить универсальные логические модули (УЛМ), настраиваемые на выполнение логической функции от n переменных.

Существует ряд способов насторойки УЛМ на произвольные логические функции.

Демультиплексор

В противоположность мультиплексору коммутирует под управлением n адресных линий единственный входной сигнал с одним из m = 2 n выходов. Данную операцию может выполнить дешифратор (рис.2.8), если на его вход разрешения (EN) подать нформационный сигинал, а в качестве входного оичного кода использовать сигналы управления.

Дешифратор, имеющий вход разрешения и выполняющий функцию демультиплексора называют дешифратором - демультиплексором. Его условное обозначение приведено на рис.2.12.