3. 4. Проектування комбінаційних схем на пзп.
Постійна пам’ять призначена для зберігання програм, констант, табличних функцій та іншої інформації, яка записується заздалегідь і не змінюється в процесі поточної роботи комп’ютера. Загальним для всіх мікросхем постійної пам’яті є енергонезалежність і використання режиму зчитування як основного.
Будь-які
постійні запам’ятовуючі пристрої (ПЗП)
мають
входів, що називаються адресами, і один
чи кілька
виходів. Двійковий набір довжини
,
поданий на адресні входи ПЗП, вибирає
із ПЗП комірку пам’яті, адреса котрої
визначається цим двійковим набором, а
інформація, яка міститься в ній, надходить
на виходи ПЗП. Якщо ПЗП має
виходів, то в кожній комірці ПЗП
зберігається двійкове слово довжини
.
Наприклад, якщо
,
а
,
то ПЗП містить
комірок пам’яті,
в кожну із яких може бути записано
двійкове слово довжини два. Швидкодія
сучасних ПЗП в інтегральному виконанні
становить десятки наносекунд, а ємність
із розвитком інтегральної технології
досить швидко зростає. ПЗП можуть
використовуватися не тільки для
зберігання інформації, а і для реалізації
перемикальних функцій (синтезу
комбінаційних схем), побудови пристроїв
керування різного призначення та ін.
Використання ПЗП в деяких випадках
дозволяє одержати значний виграш у
швидкодії, вартості і корисній площі,
що відводиться під розроблюваний
пристрій.
Розглянемо проектування комбінаційних схем на ПЗП.
Уявімо
сукупність із
булевих функцій від
змінних, кожна із котрих задана таблицею
істинності. В комірку пам’яті з нульовою
адресою деякого ПЗП запишемо значення
функцій із першого рядка правої частини
таблиці істинності, в комірку з адресою
00...01 – значення функцій із другого рядка
правої частини таблиці істинності і т.
д. Якщо тепер на адресні входи ПЗП, що
має
адресних входів і
виходів, подати набір 00...00, то на виходах
ПЗП з’явиться двійковий набір, відповідний
значенням функцій на наборі 00...00. Якщо
ж
,
а
,
то для реалізації системи перемикальних
функцій необхідно розділити її на
підсистеми, кожна із яких містить не
більше
функцій і тому може бути реалізована
на одній інтегральній схемі ПЗП. Очевидно,
загальне число ПЗП в схемі при цьому
визначається числом
,
де
- найближче більше до
ціле додатне число.
В разі
можуть бути використані різні способи
декомпозиції булевих функцій за змінними,
з реалізацією одержуваних підфункцій
на ПЗП і наступним об’єднанням виходів
ПЗП, наприклад, через елементи АБО.
Загальніший спосіб синтезу схеми, що
реалізує перемикальні функції із
застосуванням ПЗП і мультиплексора,
полягає у наступному.
Будь-яку перемикальну функцію можна розкласти за Шеноном. Цей розклад можна здійснити по різному числу змінних. По одному із аргументів розклад має вигляд
.
Справедливість
такого розкладу видна із підстановки
в нього значень
,
що дає безпосередньо функції
і
.
Розкладемо дану функцію по аргументах, де - число адресних входів мультиплексора:
де
,
,
.......................................
.
Решту
функцій (
)
змінних реалізуємо, використовуючи
ПЗП, після чого підключимо виходи ПЗП
до входів даних мультиплексора у
відповідності з формулою розкладання
заданої функції.
Приклад реалізації функції восьми змінних з використанням ПЗП на чотири виходи показано на рис. 3. Зазначимо, що в разі використання замість ПЗП оперативну пам’ять, то описана схема стає універсальною, здатною реалізувати довільну функцію без зміни структури схеми.
Описаний спосіб дозволяє розв’язувати задачі синтезу для будь-яких значень . Вразі потреби реалізації складніших функцій слід виконати розкладання кожної із функцій ( ) змінних ще по змінним.
Запропонований спосіб не потребує використання методів мінімізації і досить зручний для практичного застосування.