3. Лекція 7

4. Тема: Мультиплексори і демультиплексори

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	×

А

A₁ A₀

ктивація інформаційних сигналів забезпечується за допомогою двовходових диз’юнкторів.

Демультиплексори призначені для комутації одного інформаційного сигналу на кілька входів. Умовне позначення демультиплексора:

Л огічні функції, які описують вихідні стани демультиплексора, враховують як інформаційні, так і адресний сигнали, а також сигнал керування.

, , ,

Комбінаційна схема для демультиплексора 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.

6. Лекція 8

7. Тема: Компаратори або схеми порівняння

8. Такі комбінаційні схеми застосовуються в цифрових ЕОМ для реалізації функцій множення за певним модулем для порівняння двійкових кодових чисел з урахуванням знакового розряду порівняння порядків та ін.

Функціонально компаратори повинні забезпечувати виконання співвідношень x=y, x>y, x<y, де .

Схемотехнічно такі перетворювачі можна виконати двома шляхами:

1. на основі використання операцій віднімання із врахуванням знакового розряду.

2. на основі порозрядного порівнювання.

Схемою порівняння кодових слів х та у називають схему, що має n+1 вихід і забезпечує реалізацію Н-функцій.

Логічну функцію Н₁ одержують на основі порозрядного порівняння чисел х та у. Алгебраїчно її можна записати:

Н₂ реалізовується при порозрядному перевищенні змінних х над змінними у:

Н₃ можна представити, як функцію вигляду:

В схемотехнічному виконанні використовується прийом реалізації невідомої функції через відомі.

Принципову схему найкраще виконати на складних логічних елементах:

Компаратори довільної розрядності можуть бути побудовані з використанням типових перетворень F_i, при цьому складність та швидкодія визначатимуться розрядністю порівнюваних слів.

Для n=4 (чотирьохрозрядне слово) функції Н₁, Н₂ та Н₃ можна реалізувати у вигляді наступних схем:

F₁

Н₁ реалізується як кон’юнкція стандартних функцій F_i від усіх чотирьох розрядів. Н₂ – у вигляді послідовної схеми. Функція Н₁ реалізується за методом паралельної обробки інформації, тому має найвищу швидкодію. В Н₂ та Н₃ не враховано функціональної складності базових комірок F_i. Якщо застосувати базові логічні елементи з великим значенням коефіцієнтів об’єднання за входом, то їх можна реалізувати за логічними співвідношеннями, записаними вище, в яких функціонали F_i винесено за дужки. Якщо коефіцієнт об’єднання за входом малий, то реалізуються такі схеми за мінімізованими функціями у вигляді каскадного нарощування елементів, при цьому зростає час комутації сигналу, для n=4 t=4t₃, однак структурна схема набуває регуляризованого вигляду. Для уникнення цих недоліків при великій розрядності порівнюваних слів n-розрядне слово розбивається на груп кодових позицій, порівняння в яких проводять по кожній групі окремо, одержуючи при цьому проміжні значення Н.

На основі порівняння окремих груп із індексом j одержимо вихідний результат:

Складність і швидкодія такої схеми:

Структурну схему компаратора для n=9, m=3 можна реалізувати наступним чином.

Для реалізації в базисі І-НЕ можуть використовуватись структуризовані схеми для трьох сусідніх розрядів. Іншим методом порівняння чисел х та у є використання компараторів з так званим кодованим входом. Для їх реалізації використовують логічні функції, записані для величин Н_і після повного розкриття всіх дужок. На практиці потрібно реалізовувати тільки одну з функцій Н, в такому випадку схеми дещо спрощуються.

Загальне позначення компараторів включає всі шукані функції, а також розряди для нарощування каскадів. Таку структуру мають інтегральні схеми К555ПС1, К564ИП2.