- •Способы реализации автоматов.
- •3) Разновидность ключевой схемы на кмоп-транзисторах, с подключением к источнику питания, показана ниже.
- •Реализация схем памяти озу
- •2) Еще один пример реализации элемента озу с раздельными шинами записи/считывания:
- •Программируемые матрицы логики (пмл)
- •Программируемый мультиплексор
- •Синтез конечных автоматов на пмл.
3) Разновидность ключевой схемы на кмоп-транзисторах, с подключением к источнику питания, показана ниже.
Таблица логических состояний этого варианта ключевой схемы демонстрирует реализацию передачи инверсии входных состояний без искажений, Z-состояние при инверсном включении синхросигнала и смешенные состояния для остальных переборов входных импульсов
Номера узлов |
1 |
3 |
2 |
4 |
Состояния |
0 |
0 |
0/1 |
1/R |
0 |
1 |
0/1 |
Z-состояние, (R/R), неопределенность |
|
1 |
0 |
0/1 |
1/0 |
|
1 |
1 |
0/1 |
R/0 |
4) Схема DC-триггера.
C
Логическая функция, выполняемая таким триггером:
Qn+1 = DC +C’Qn.
Схемы DC-триггеров широко используются в различных последовательностных автоматах, в частности, для схем ОЗУ с произвольной или последовательной выборкой.
Отметим, что аппаратные затраты и, соответственно, площадь для реализации последней схемы гораздо ниже.
Aсинхронныe схемы.
1)
Простейшие асинхронные устройства –
комбинационные автоматы.
При проектировании многовходовых логических функций рекомендуется:
для ИЛИ-НЕ базиса число входов делать менее 4,
для И-НЕ базиса – не более 6.
2) Простейший пример асинхронного последовательностного автомата – запоминающая бистабильная ячейка, основа триггерных схем. Простейшая конфигурация этого элемента может быть прредставлена следующим видом:
В асинхронных схемах вид работы вместо синхросигнала закодирован в поступающей информации, например, для двухвходовой схемы:
1 1 - нет информации,
0 1 - полезная информация ( 0 ),
1 0 - полезная информация ( 1 ).
Апериодические схемы.
В таких схемах в обмене информацией между внешней средой и схемой присутствуют 2 дополнительных сигнала, определяющих состояние автомата (кодировка).
Внешняя
Схема
среда
автомата
и
сточник
приемник
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
информация пошла |
А. воспринял информацию |
источник информацию сбросил |
обмен закончен |
Приведем примеры реализации схем с индикацией состояния:
1)
Комбинационная схема. Сигнал индикации
I:
сигнал поступил – сигнал принят.
2) Последовательностная схема. Гистерезисный DC- триггер с индикацией.
Используя заданный схемотехнический базис, можно проектировать сложные устройства типа ПЗУ, ОЗУ, АЛУ.
Приведем примеры структурных схем самых распространенных ЦИС, использующих стандартные схемотехнические ячейки в заданном базисе.
1) Схему памяти с произвольной выборкой (ОЗУ) можно реализовать на DC-триггерах, например, на проходных ключах, показанных выше. Если организовать накопитель, в котором адресные (словарные шины) соединены с С- входом триггера, а разрядные шины – с входом данных D, то фрагмент накопителя будет выглядеть, как на следующем рисунке. Отдельно показаны элементы управления операцией, их условное обозначение и схемная реализация.
Схемы дешифрации и усиления – это простые комбинационные элементы с соответствующими сигналами синхронизации.
Заметим здесь, что в программируемых схемах топологические размеры транзисторов (крутизны) зафиксированы, поэтому существуют ограничения по нагрузочной способности для разных стандартных элементов, например:
Элемент |
Рекомендуемое число нагрузок, N |
Инвертор |
5 |
Проходной ключ |
3 |
2,3-входной лог. элемент |
4 |
Усилитель |
10 |
Тройной усилитель |
15 |
Для повышения надежности работы ЗУ рекомендуется не иметь внутренних генераторов частоты и других асинхронных элементов.
