154 Глава 3. Цифровой логический уровень

Рис. 3.12. Схема декодера, содержащего 3 входа и 8 выходов

Принцип работы схемы, изображенной на рис. 3.12, не сложен. Каждый вен­тиль И имеет три входа, из которых первый или А, или А, второй или В, или В, а третий или С, или С. Каждый вентиль запускается различной комбинацией вхо­дов: D_o — сочетанием А В С, D_t — А В С и т. д.

Компараторы

Еще одна полезная схема — компаратор. Компаратор сравнивает два слова, кото­рые поступают на вход. Компаратор, изображенный на рис. 3.13, принимает два входных сигнала, А и В, каждый длиной 4 бита, и выдает 1, если они равны, и О, если они не равны. Схема основывается на вентиле ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, который выдает 0, если сигналы на входе равны, и 1, если сигналы на входе не равны. Если все четыре входных слова равны, все четыре вентиля ИСКЛЮЧАЮ­ЩЕЕ ИЛИ должны выдавать 0. Эти четыре сигнала затем поступают в вентиль ИЛИ. Если в результате получается 0, значит, слова, поступившие на вход, равны; в противном случае они не равны. В нашем примере мы использовали вентиль ИЛИ в качестве конечной стадии, чтобы поменять значение полученного резуль­тата: 1 означает равенство, а 0 — неравенство.

Программируемые логические матрицы

Ранее мы рассказывали, что любую функцию (таблицу истинности) можно пред­ставить в виде суммы произведений и, следовательно, воплотить в схеме, исполь-

Основные цифровые логические схемы

155

зуя вентили И и ИЛИ. Для вычисления сумм произведений служит так называе­мая программируемая логическая матрица (рис. 3.14). Эта микросхема содержит входы для 12. переменных. Дополнительные сигналы (инверсии) генерируются внутри самой микросхемы. В итоге всего получается 24 входных сигнала. Какой именно входной сигнал поступает в определенный вентиль И, определяется по матрице 24x50 бит. Каждая из входных линий к 50 вентилям И содержит плавкую перемычку. При выпуске с завода все 1200 перемычек остаются нетронутыми. Чтобы запрограммировать матрицу, покупатель выжигает выбранные перемычки, прикладывая к схеме высокое напряжение.

В ентиль ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

Рис. 3.13. Простой четырехразрядный компаратор

Выходная часть схемы состоит из шести вентилей ИЛИ, каждый из которых содержит до 50 входов, что соответствует наличию 50 выходов у вентилей И. Какие из потенциально возможных связей действительно существуют, зависит от того, как была запрограммирована матрица 50x6. Микросхема имеет 12 входных выво­дов, б выходных выводов, питание и «землю» (то есть всего 20 выводов).

Приведем пример использования программируемой логической матрицы. Рас­смотрим схему, изображенную на рис. 3.3, б. Она содержит три входа, четыре вен­тиля И, один вентиль ИЛИ и три инвертора. Если запрограммировать нашу мат­рицу определенным образом, она сможет вычислять ту же функцию, используя три из 12 входов, четыре из 50 вентилей И и один из 6 вентилей ИЛИ. (Четыре вентиля И должны вычислять ABC, ABC, ABC и ABC; вентиль ИЛИ принимает эти 4 произведения в качестве входных данных.) Можно сделать так, чтобы та же программируемая логическая матрица вычисляла одновременно сумму четырех функций одинаковой сложности. Для простых функций ограничивающим факто­ром является число входных переменных, для более сложных — вентили И и ИЛИ.