13.6. Мультиплексоры и демультиплексоры

Мультиплексор предствляет собой логическое уст­ройство, используемое для последовательного опроса ло­гических состояний большого числа переменных и пере­дачи их на один выход. На рис. 13.20 приведена схема

Рис. 13.20. Схема мультиплексора на четыре входа

мультиплексора на 4 входа. Входы а₀ и а₁ являются адрес­ными. Их значение определяет одну из переменных х₀, х₁, х₂ или х₃, передаваемую на выход у:

Например, если а₀ = 1 и а₁ = 0 (адрес 01), то на выход передается переменная х₁, так как при этом

Число соединяемых с выходом входов может быть значительно увеличено, причем при 2^п коммутируемых входах потребуется всего п адресных входов.

При одном адресном входе выход можно коммути­ровать с одной из двух переменных х₀ и х₁ (рис. 13.21, а). В этом случае мультиплексор выполняет роль управляе­мого переключателя (рис. 13.21, б).

Рис. 13.21. Одноадресный мультиплексор на два входа (а) и его упрощенная схема (б)

Рис. 13.21. Схема демультиплексора на четыре входа

Устройство, предназначенное для посылки входного сигнала в ту или иную электрическую цепь (в тот или иной адрес), называется демультиплексором. Схема демультиплексора на 4 выхода приведена на рис. 13.22. Появление переменной х на выходах у₀, у₁, у₂ или у₃ опре­деляется значением адресных переменных а₁ и а₀. На­пример, если а₀ = а₁ = l, то переменная х появится на выходе у₃, так как при этом у₃ = а₁ а₀х= 1 • 1 • х = х.

13.7. Устройства сдвига и сравнения кодов чисел

Сдвиг кода числа вправо или влево используется при выполнении различных математических операций. В сдви­гающем регистре операцию сдвига можно выполнять лишь после того, как все число будет записано в регистр. При­менение мультиплексоров значительно упрощает осуще­ствление операции сдвига, так как при этом не требуется специального управляющего устройства, используемого для введения числа в регистр.

Схема комбинационного устройства сдвига на мульти­плексорах приведена на рис. 13.23. Прохождения разрядов

Рис. 13.23. Функциональная схема устройства сдвига на мультиплексорах

числа х₃х₂х₁х₀х_-1х_-2х_-3 на выходы у₃, у₂, у₁ и у₀ мультиплексоров определяются состояниями а₀ и a₁ адрес­ных входов. Если а₀ = а₁ = 0, то на выходы мультиплексо­ров поступают разряды с нулевых входов, т. е. у₃ = х₃, у₂ = х₂, у₁ = х₁, у₀ = х₀. При a₁= =0 и а₀ = 1 (код адреса 01) на выходы мультиплексоров поступают разряды с пер­вых входов, т. е. у₃ = х₂, у₂ = х₁, у₁ = х₀, у₀ = х_-1, что соответствует сдвигу двоичного кода числа на один разряд влево. Если a₁ = a₀ = l, то у₃ = х₀, у₂ = х_-1, у₁ = х_-2 и у0 = х_-3, что соответствует сдвигу влево на три раз­ряда. Чтобы при сдвиге влево не происходила потеря старших разрядов, перед первым мультиплексором нужно подключить такое же устройство на мультиплексорах.

Сравнение двух чисел осуществляют с помощью срав­нивающих компараторов. На выходе компаратора появля­ется логическая единица, если сравниваемые двоичные числа А и В равны. Если А ≠ В, то на выходе будет логи­ческий нуль.

Для определения равенства двух переменных х₁ и х₂ используется логический элемент, состояния которого определяются табл. 13.5. В соответствиии с табл. 13.5

Такой ЛЭ называют ИСКЛЮЧАЮЩИМ ИЛИ — НЕ. Его реализация на логических элементах НЕ, И и ИЛИ показана на рис. 13.24, а, а на рис. 13.24, б дано услов­ное обозначение.

Табл. 13.5. Состояния ЛЭ ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ — НЕ

Если сравниваемые переменные имеют несколько раз­рядов, то подобным образом осуществляется поразрядное сравнение и схема компаратора примет вид, приведенный на рис. 13.25, а.

Рис. 13.24. Схема (а) и условное обозначение (б) ЛЭ, осуществляю­щего

операцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ — НЕ

Рис. 13.25. Схемы устройств сравнения двух чисел

В случае, если при сравнении двух переменных а и b требуется установить не только их равенство или нера­венство, но и указать, какая из них больше, используется схема, приведенная на рис. 13.25, б.