3.6.4Програмовані логічні матриці

Програмовані логічні матриці (ПЛМ) в загальному розрізняють двох типів – комбінаційні і послідовнісні. Послідовнісні ПЛМ мають властивості комбінаційних + містять вбудовані регістри пам’яті. Останнім часом ця галузь цифрової техніки невпинно розвивається, кількість типів послідовнісних ПЛМ зростає мало не кожного року, структура їх щоразу ускладнюється, тому вони є предметом вивчення окремого курсу. Для програмування ПЛМ розроблені спеціальні вхідні мови, на зразок VHDL, AHDL, і т.д., тому ми розглянемо тільки елементарні положення ПЛМ.

Комбінаційна логічна матриця – це пристрій, який може бути представлений мережею взаємоперпендикулярних провідників, в місцях перетину яких знаходяться напівпровідникові елементи – діоди або транзистори, що ввімкнені через легкоплавкі перемички до відповідних провідників матриці.

Під час програмування логічної матриці перемички перепалюють імпульсами струму або зберігають у відповідності до необхідної таблиці, яка відображає необхідний рисунок програмування. Таким чином у комбінаційній ПЛМ може бути реалізована система з m бульових функцій до n вхідних змінних, що містять разом не більше як l терм (складових). В залежності від типу ПЛМ значення m,n,l відрізнятимуться. Структура комбінаційної ПЛМ наведена на рис.3.16.

Рис. 3.42 Структура комбінаційної ПЛМ

ПЛМ складається з матриці кон’юнкцій створюють терми виду та матриці диз’юнкцій які виконують лог. операцію „АБО” над цими термами. Вхідний буфер крім буферування, здійснює ще й іверсію всіх змінних Х, тому вихідна шина буфера має 2n провідників.

Рис. 3.43 Схематичне позначення ПЛМ

Позначення ПЛМ наведене на рис.3.17. Приклад типів комбінаційних ПЛМ: К556РТ1, К556РТ2. Їх основні параметри m=8, n=16, l=48. На даний час ці ІС слід вважати застарілими, в основному через високе енергоспоживання у порівнянні із сучасними зарубіжними взірцями, тому використовувати їх в сучасних розробках не рекомендовано.

Контрольні запитання по розділу

• Чи може у простого дешифратора бути активними декілька вихідних ліній?

• Будова дешифратора. Основні принципи.

• Будова мультиплексора. Основні принципи.

• Мультиплексори та демультиплексори. Основні відмінності.

• Як здійснюється каскадування дешифраторів?

• В чому полягає синтез комбінаційних пристроїв на основі дешифраторів?

• В чому полягає синтез комбінаційних пристроїв на основі мультиплексорів?

• Принцип дії цифрових компараторів.

• Будова напівсуматора.

• Будова повного суматора.

• Які функції може виконувати арифметико-логічний пристрій?

• Що таке ПЛМ?

• Відмінність між комбінаційними та послідовнісними ПЛМ.

4.Послідовнісні пристрої

4.1Особливості функціонування послідовнісних пристроїв

Переважна більшість сучасних цифрових пристроїв є послідовнісними (ПП) або цифровими автоматами з пам’яттю, тобто такими, що складаються з комбінаційної частини (або КП) і елементів пам'яті  запам’ятовувачів інформації. Сама наявність запам’ятовувачів у ПП хоч і ускладнює його роботу, але й значно розширює функціональні можливості ПП. Разом з тим вони є причиною появи додаткової змінної  часу, який потрібно враховувати як при аналізі, так і при синтезі ПП.

Таблиця 4.15 Табличне представлення автомата Мура.

Вхідний набір Х	Стан і вихід
	q0	q1	…	qk-1
	y1	y0	…	yj
X0 X1 … Xn-1	q2 q0 … ~	q0 q1 … q2	… … … …	qi ~ … qj

Як бачимо, автомат Мура, який задається табл.4.1, має виходи, які однозначно визначені його станами, і тому вони можуть бути вказані біля вершин графа. Для автомата Мілі, однак, потрібно вказувати пару X_i/Y_j, бо їх ииходи залежать як від станів, так і від вхідних наборів.

Порівняно з іншими способами зображення логічного функціонування ПП графічний спосіб є найбільш наочний.

Приклад: Побудувати граф абстрактного автомата Mілі, що заданий сумісною таблицею переходів (табл. 4.2).

Таблиця 4.16 Cумісна таблиця переходів автомата Mілі

{Xt}	q0t	q1t	q2t	q3t
00 01 10 11	q1/1 q2/0 q3/1 q0/~	q1/0 q1/1 q3/0 q3/1	q0/0 q3/~ q0/1 q2/1	q3/1 q0/0 q0/0 q2/0

Розв’язання. Для зручності стани {q_i^t} автомата позначимо просто цифрами, що відповідають номеру стану, і розмістимо їх в середині кружечків. Граф таблично заданого автомата показаний на рис. 4.1.

Рис. 4.44 Граф автомата Мілі у відповідності до таблиці 4.2

Зауважимо, що у даному прикладі є кількa однакових переходів станів, які відбуваються під дією різних вихідних сигналів. Це, зокрема, переходи q₁^t→ q₁ – 00/0v01/1; q₁^t→ q₃ – 10/0v11/1; q₂^t→ q₀ – 00/0v10/1; q₃^t→ q₀ – 01/0v10/0.

Оскільки ці пaри вхід/вихід при переході i→j мають байдужі розряди (0/1), їх зручніше зобразити так, як це ілюструє граф, а саме: q₁^t→ q₁ – 0~/~; q₁^t→ q₃ – 1~/~; q₂^t→ q₀ – ~0/~; q₃^t→ q₀ –https://studfile.net/0.