Этапы синтеза КЦУ

1. Постановка задачи.

2. Формирование таблицы истинности.

3. Запись системы логических уравнений в канонической форме (ДНФ) в соответствии с таблицей истинности.

4. Построение схемы устройства по полученной системе уравнений.

11

Пример синтеза дешифратора.

12

Коммутационные КЦУ

Все коммутационные КЦУ строятся на основе дешифратора, который по задаваемым на входах адресам управляет коммутациями линий с передаваемой информацией.

Мультиплексор – позволяет получить на единственном выходе информацию с одного из входов данных, адрес которого указан на адресных входах.

Демультиплексор – позволяет распределить информацию, следующую по единственному входу данных на выходы, адреса которых указываются на адресных входах.

Универсальный коммутатор объединяет функции мультиплексора и демультиплексора.

13

Таблицы функционирования.

14

Временные задержки в схемах КЦУ.

Временные задержки в схемах КЦУ зависят от количества p-n переходов в цепочке от входов к выходу. Если устройство имеет несколько выходов, то задержка определяется по протяженности самой длинной цепочки.

Такое построение схемы при моделировании классифицируется, как цепь непрерывного назначения.

КЦУ, построенные классическим способом, являются большой проблемой для работы устройств на высоких частотах.

15

ПЦУ.

Простейшим ПЦУ является триггер. Триггер – устройство, имеющее 2 устойчивых состояния (уровень 0 и уровень 1). Различают триггеры переключательного типа и триггеры установочного типа.

В основном, устройства вычислительной техники строятся на основе триггеров установочного типа. Простейшей ячейкой для любого типа триггера является асинхронный RS- триггер. Такой триггер имеет два выхода - прямой и инверсный (устойчивым состоянием триггера всегда считается состояние прямого выхода Q, подтвержденное своей инверсией), и два входа S, Set – вход установки «1» и R, Reset – вход установки «0».

Рассмотрим структуру триггера, основанную на элементах 2И-НЕ

16

ПЦУ. Триггеры. Основная ячейка хранения.

S (set) – установка 1.

R (reset) – установка 0.

Для каждого элемента И-НЕ:

X&1 = ~X (not X)

X&0 = 1

17

ПЦУ. Триггеры. D-триггер.

Вход синхронизации C(clk) определяет время записи информации в триггер. Запись по фронту импульса clk!

18

Схема, позволяющая фиксировать информацию в момент прихода фронта синхроимпульса, называется схемой 3-х триггеров. Она построена на элементах 1 – 4. Элементы 2, 3 – фиксирующие, элементы 1, 4 – стабилизирующие.

Основная ячейка, в которой хранится информация, построена на элементах 5 – 6. Элементы, формирующие эту ячейку, имеют 3 входа. Внешними для нее являются установочные R и S входы. Для рассмотрения функционирования динамического входа синхронизации и D – входа считаем, что на установочные входы поступают уровни «1».

1.Момент времени, предшествующий подаче импульса синхронизации: C = 0, D = 1. Если C = 0, то выходы элементов «2» и «3» в состоянии «1», а, значит, ячейка на элементах «5» и «6» находится в режиме хранения, предположим, хранится «0». Теперь определим состояние выходов элементов «1» и «4». Т.к. вход D = 1 и выход элемента «2» в состоянии «1», то выход элемента «1» находится в состоянии «0». Этот уровень «0» будет удерживать выход элемента «4» в состоянии «1».

2.Следующий момент времени, D = 1, C = 1. Выход элемента «1» продолжает оставаться в состоянии «0», его состояние поступает на вход элемент «2», таким образом, на выходе элемента «2» продолжает удерживаться в «1». На вход элемента «3» теперь поступают «1» с входа C и от связи с выходом элемента «4». Теперь на выходе элемента «3» устанавливается «0», что приводит к установке в «1» основной ячейки – Q = 1, nQ = 0. Состояние «0» выхода элемента «3» позволяет удерживать в «1» выходы элементов «2» и «4» вне зависимости от состояния выхода элемента «1». Т.е. изменение информации на входе D теперь не влияет на состояние триггера.

19

Регистры сдвига. Последовательные регистры.

20