8.4. Использование пзу в качестве адресного дешифратора.

.Пусть требуется выделить зоны адресного пространства для размещения в них адресов следующих устройств, каждое из которых представля­ет собой одну микросхему:,

а) ПЗУ1 зону F000—FFFF, 4K ячеек;

б) ПЗУ2 зону E000—EFFF, 4K ячеек;

в) ОЗУ1 зону A000—A7FF, 2K ячеек;

г) УВВ зону 8000—87FF, 2K ячеек;

д) ОЗУ2 зону 0000—3FFF, 16К ячеек.

Рис. 8.12. Выделение восьми блоков по 256 ячеек

Рис. 8.13. Выделение восьми блоков по 16 ячеек

Так как наименьший блок имеет размер 2К ячеек, то разрешаю­щая способность дешифратора должна обеспечивать деление адрес­ного пространства с точностью до зон размером 2К ячеек. Анализи­руя пять старших разрядов адреса, получаем необходимую точность, поскольку они делят все адресное пространство объемом 64К ячеек на 2⁵=32 части по 2К ячеек, что и требуется.

Выбираем за основу ПЗУ с пятью адресными входами, имеющее структуру 32х8 бит (рис. 14). Выходы А—Д этого ПЗУ подклю­чаем к инверсным входам выбора кри­сталла соответствующих микросхем (см. условие задачи).

Рис. 8.14. Микросхема ПЗУ 32Х8 бит, под­ключенная к адресной шине

Теперь задача сводится к тому, что­бы разметать все адресное пространст­во, продвигаясь по нему с шагом 2К ячеек и выбирая на каждом шаге же­лаемую выходную реакцию. Другими словами, задача сводится к разработке таблицы кодировки ПЗУ, которая в даль­нейшем «зашивается» в микросхему. Со­держимое ПЗУ представлено в табл. 2.

Если, например, старшие разряды адреса попадают в диапазон 00000— 00111_2, то это означает, что полный 16-разрядный адрес лежит в диапазоне 0000—3FFF₁₆. При этом, согласно усло­вию задачи, на выходе Д ПЗУ нужно закодировать 0 (см. табл. 2), что обеспечит выбор ОЗУ2. Програм­мирование остальных условий производится аналогично.

Заметим, что в данном применении ПЗУ напоминает стандарт­ный дешифратор, в котором нуль не «бежит по диагонали», как в табл. 1, а программируется по усмотрению пользователя (табл. 2). Перераспределение адресного пространства микроЭВМ дости­гается простой заменой микросхемы (кодировки ПЗУ). Для удобства замены микросхема ПЗУ может не припаиваться своими вывода­ми к печатной плате, а устанавливаться на контактирующей колодке.

Таблица 2

Диапазон			Входы					Выходы
адресов	А15	А14	AI3	A12	All	А	Б	В	Г	Д
0000— 07FF	0	0	0	0	0	1	1	1	1	0
0800-OFFF	0	0	0	0	1	1	1	1	1	0
1000— 17FF	0	0	0	1	0	1	1	1	1	0
1800— 1FFF	0	0	0	1	1	1	1	1	1	0
2000— 27FF	0	0	1	0	0	1	1	1	1	0
2800— 2FFF	0	0	1	0	1	1	1	1	1	0
3000— 37FF	0	0	1	1	0	1	1	1	1	0
3800— 3FFF	0	0	1	1	1	1	1	1	1	0
4000— 47FF Е800— EFFF	0 …… 1	1 …. 1	0 …… 1	0 …. 0	0 … 1	1 … 1	1 … 0	1 ……. 1	1 …. 1	1 …. 1
FOOO— F7FF	1	1	1	1	0	0	1	1	1	1
F800— FFFF	1	1	1	1	1	0	1	1	1	1

Недостаток использования ПЗУ в качестве дешифратора состоит в том, что с уменьшением кванта деления адресного пространства увеличивается число адресных входов ПЗУ. При этом объем накопи­тельной матрицы растет пропорционально 2ⁿ , где n—число входов ПЗУ. Поэтому применение ПЗУ оправдано при сравнительно грубом делении, т. е. при малом числе входов. Например, для выделения блока размером 64 ячейки ПЗУ должно иметь 10 адресных входов, что соответствует микросхеме со структурой 1КХ8 бит—сравнитель­но сложной и дорогой.

Задача дешифрации усложняется, если выделяемая область «не вписывается» в сетку деления адресного пространства на 2, 4, 8 и т. д. частей. Предположим, что необходимо выделить область раз­мером 16К ячеек для следующих трех случаев: область лежит в пре­делах 0000—3FFF; в пределах 0001—4000; в пределах 0002—4001.

В первом случае область лежит точно в первой четверти адрес­ного пространства и для выявления факта попадания в нее необходи­мо анализировать два старших разряда адреса. При использовании ПЗУ в качестве адресного дешифратора его объем составил бы 2²=4 бита.

Во втором случае область смещена на одну ячейку. При этом дешифратор должен отличать кодовую комбинацию 0000 от 0001 и комбинацию 4000 от 4001 для выявления границ области. Поэтому необходимо анализировать все 16 разрядов адреса. Объем ПЗУ сос­тавляет 2¹⁶=64 К бит.

В третьем случае область смещена на две ячейки. Это несколько облегчает задачу так как младший разряд адреса не участвует в де­шифрации. Поэтому объем ПЗУ составляет 2¹⁵=32K бит.

Использование программируемой логической матрицы в качест­ве адресного дешифратора. Программируемая логическая матрица (ПЛМ) представляет собой устройство, в которое можно «размес­тить» некоторую систему логических выражений, представленную в терминах булевой алгебры. На рис. 8.15 показана (условно) микро­схема ПЛМ К556РТ1. Пример системы логических выражений, реа­лизуемых этой ПЛМ:

Рис. 8.15. Про­граммируемая ло­гическая матрица К556РТ1

Рис. 8.16. Внутренняя структура програм­мируемой логической матрицы

Записи, разделенные знаками дизъюнкции V, называются логи­ческими произведениями. Число членов, разделенных знаками «•» (логическое умножение) в каждом произведении, не более 16. Общее число логических произведений не должно превышать 48. Это значе­ние определяется площадью кристалла данной конкретной ПЛМ. Оди­наковые логические произведения учитываются при подсчете общего числа только один раз (см. подчеркнутые логические произведения в приведенном выше примере). Любой выход может быть прямым или инверсным, по усмотрению пользователя. Выходы ПЛМ выполнены по схеме с «открытым коллектором».

Внутренняя структура ПЛМ представлена на рис. 8.16. До того как ПЛМ запрограммирована, имеются все связи, обозначенные сим­волами *, т. е. для простоты можно считать, что каждый выход пре­дыдущего уровня связан с каждым входом ближайшего последующе­го уровня. Ненужные связи устраняются на этапе программирова­ния ПЛМ путем пережигания плавких перемычек.

Проведем сравнение ПЗУ и ПЛМ как адресных дешифраторов. Пусть в адресном пространстве требуется выделить следующие об­ласти:

D1: 0000—3FFF (16К ячеек);

D1: 8000—801F (32 ячейки);

D2: A000—A07F (128 ячеек);

D3: FE00—FFFF (512 ячеек).

Эти же условия представлены в табл. 3.

Минимальной областью является область D1 размером в 32 ячейки. Для ее адресации с использованием ПЗУ необходимо подать на входы этого ПЗУ 11 старших разрядов адреса, с 15-го по 5-й. По­скольку 2¹¹ =2048, то необходимо ПЗУ со структурой 2КХ4=8К бит (рис.8.17). Теперь, используя информацию, представленную в табл. 3, записываем исходные условия в виде, удобном для их реализа­ции в ПЛМ:

Таблица 3

Область	Разряды адреса
	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
D0	0	0	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X
D1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	U	X	X	X	X	X
D2	1	0	1	0	0	0	0	0	0	X	X	X	X	X	X	X
D3	1	1	1	1	1	1	1	X	X	X	X	X	X	X	X	X

Эти формулы удовлетворяют перечисленным ограничениям и, следовательно, могут быть реализованы с помощью ПЛМ. Из 48 «имеющихся» в ПЛМ логических произведений будут заняты только че­тыре. Дизъюнктивные возможности ПЛМ (...V...V—) в данном случае не используются. Если сравнивать ПЗУ и ПЛМ, то можно сказать, что в данном примере 8К бит ПЗУ эквивалентны четырем логическим произведениям, т, е. одно логическое произведение «сто­ит» 2К бит.

Поскольку каждое, логическое произведение может содержать до 16 переменных, ПЛМ позволяет вести дешифрацию с точностью до отдельных ячеек, т. е. полную дешифрацию (не более чем восьми ячеек, расположенных в произ­вольных точках адресного прост­ранства). Поскольку, как отме­чалось, дизъюнктивные возможно­сти ПЛМ не используются, специально для целей адресной дешифрации разработаны упро­щенные ПЛМ без выходных эле­ментов ИЛИ. Например, фирмаSignetics, США выпускает ПЛМ 82S103 (16 входов, 9 выходов), PLS162 (16 входов, 5 выходов), PLS163 (12 входов, 9 выходов). Эти ПЛМ — оптимальные устрой­ства для разделения адресного пространства.

Рис. 8.17. Использование ПЗУ со структурой 2КХ4 бит в ка­честве адресного дешифратора