Bramki logiczne Podstawowe składniki wszystkich układów logicznych

Podobne dokumenty
Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Układy cyfrowe. Najczęściej układy cyfrowe służą do przetwarzania sygnałów o dwóch poziomach napięć:

Krótkie przypomnienie

Krótkie przypomnienie

Układy kombinacyjne Y X 4 X 5. Rys. 1 Kombinacyjna funkcja logiczna.

Automatyka. Treść wykładów: Multiplekser. Układ kombinacyjny. Demultiplekser. Koder

Układy kombinacyjne 1

Architektura komputerów Wykład 2

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Układy logiczne. Wstęp doinformatyki. Funkcje boolowskie (1854) Funkcje boolowskie. Operacje logiczne. Funkcja boolowska (przykład)

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Cyfrowe układy scalone c.d. funkcje

LEKCJA. TEMAT: Funktory logiczne.

Funkcja Boolowska a kombinacyjny blok funkcjonalny

Lista tematów na kolokwium z wykładu z Techniki Cyfrowej w roku ak. 2013/2014

Układy kombinacyjne. cz.2

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Układy kombinacyjne

Funkcje logiczne X = A B AND. K.M.Gawrylczyk /55

Zadania do wykładu 1, Zapisz liczby binarne w kodzie dziesiętnym: ( ) 2 =( ) 10, ( ) 2 =( ) 10, (101001, 10110) 2 =( ) 10

f we DZIELNIKI I PODZIELNIKI CZĘSTOTLIWOŚCI Dzielnik częstotliwości: układ dający impuls na wyjściu co P impulsów na wejściu

Rys. 2. Symbole dodatkowych bramek logicznych i ich tablice stanów.

Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Układy bramkowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

ćwiczenie 202 Temat: Układy kombinacyjne 1. Cel ćwiczenia

WSTĘP. Budowa bramki NAND TTL, ch-ka przełączania, schemat wewnętrzny, działanie 2

LABORATORIUM ELEKTRONIKI UKŁADY KOMBINACYJNE

Układy arytmetyczne. Joanna Ledzińska III rok EiT AGH 2011

Układy Logiczne i Cyfrowe

PoniŜej zamieszczone są rysunki przedstawiane na wykładach z przedmiotu Peryferia Komputerowe. ELEKTRONICZNE UKŁADY CYFROWE

Podstawy Automatyki. Wykład 13 - Układy bramkowe. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Elektronika i techniki mikroprocesorowe

Układy logiczne układy cyfrowe

Automatyzacja i robotyzacja procesów produkcyjnych

Temat: Pamięci. Programowalne struktury logiczne.

INSTYTUT CYBERNETYKI TECHNICZNEJ POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ ZAKŁAD SZTUCZNEJ INTELIGENCJI I AUTOMATÓW

Ćwiczenie 25 Temat: Interfejs między bramkami logicznymi i kombinacyjne układy logiczne. Układ z bramkami NOR. Cel ćwiczenia

dr inż. Rafał Klaus Zajęcia finansowane z projektu "Rozwój i doskonalenie kształcenia i ich zastosowań w przemyśle" POKL

Wstęp do Techniki Cyfrowej i Mikroelektroniki

Podstawy Informatyki Elementarne podzespoły komputera

Ćwiczenie 27 Temat: Układy komparatorów oraz układy sumujące i odejmujące i układy sumatorów połówkowych i pełnych. Cel ćwiczenia

Wykład nr 1 Techniki Mikroprocesorowe. dr inż. Artur Cichowski

Arytmetyka liczb binarnych

Układy logiczne układy cyfrowe

Badanie układów średniej skali integracji - ćwiczenie Cel ćwiczenia. 2. Wykaz przyrządów i elementów: 3. Przedmiot badań

Pracownia elektryczna i elektroniczna. Elektronika cyfrowa. Ćwiczenie nr 5.

Podstawy techniki cyfrowej cz.2 zima Rafał Walkowiak

Podstawy techniki cyfrowej cz.2 wykład 3 i 5

Automatyka Treść wykładów: Literatura. Wstęp. Sygnał analogowy a cyfrowy. Bieżące wiadomości:

Lekcja na Pracowni Podstaw Techniki Komputerowej z wykorzystaniem komputera

Technika cyfrowa Synteza układów kombinacyjnych

Laboratorium podstaw elektroniki

Ćw. 1: Systemy zapisu liczb, minimalizacja funkcji logicznych, konwertery kodów, wyświetlacze.

Technika cyfrowa Synteza układów kombinacyjnych (I)

PODSTAWY TEORII UKŁADÓW CYFROWYCH

Kombinacyjne bloki funkcjonalne - wykład 3

AKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ

Architektura komputerów

JAK MATEMATYKA SŁUŻY ELEKTRONICE BRAMKI LOGICZNE

Część 2. Funkcje logiczne układy kombinacyjne

Ćwiczenie Digital Works 003 Układy sekwencyjne i kombinacyjne

Podstawowe układy cyfrowe

Elektronika (konspekt)

Elementy cyfrowe i układy logiczne

Elementy logiki. Algebra Boole a. Analiza i synteza układów logicznych

Podstawy Automatyki. Wykład 9 - Podstawy matematyczne automatyki procesów dyskretnych. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Algebra Boole a

Podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne dla liczb binarnych

Laboratorium podstaw elektroniki

Kombinacyjne bloki funkcjonalne

Zwykle układ scalony jest zamknięty w hermetycznej obudowie metalowej, ceramicznej lub wykonanej z tworzywa sztucznego.

Ćwiczenie 26. Temat: Układ z bramkami NAND i bramki AOI..

Dr inż. Jan Chudzikiewicz Pokój 117/65 Tel Materiały:

Podstawy elektroniki cz. 2 Wykład 2

Bramki logiczne. 2. Cele ćwiczenia Badanie charakterystyk przejściowych inwertera. tranzystorowego, bramki 7400 i bramki

Układy cyfrowe i operacje logiczne

Cyfrowe bramki logiczne 2012

Synteza układów kombinacyjnych

Rys Schemat montażowy (moduł KL blok e) Tablica C B A F

Układy sekwencyjne. Podstawowe informacje o układach cyfrowych i przerzutnikach (rodzaje, sposoby wyzwalania).

Minimalizacja form boolowskich

I. Podstawowe zagadnienia z teorii układów cyfrowych

PAMIĘĆ RAM. Rysunek 1. Blokowy schemat pamięci

ĆWICZENIE 4 Zapoznanie ze środowiskiem CUPL Realizacja układów kombinacyjnych na układach PLD

Projekt z przedmiotu Systemy akwizycji i przesyłania informacji. Temat pracy: Licznik binarny zliczający do 10.

CYFROWE UKŁADY SCALONE STOSOWANE W AUTOMATYCE

UKŁAD SCALONY. Cyfrowe układy można podzielić ze względu na różne kryteria, na przykład sposób przetwarzania informacji, technologię wykonania.

IZ1UAL1 Układy arytmetyczno-logiczne Arithmetic logic systems. Informatyka I stopień ogólnoakademicki niestacjonarne

Elektronika i techniki mikroprocesorowe. Instrukcja do zajęć laboratoryjnych. Część: Technika Cyfrowa Liczba zajęć: 3 + zaliczające

Architektura komputerów ćwiczenia Bramki logiczne. Układy kombinacyjne. Kanoniczna postać dysjunkcyjna i koniunkcyjna.

Cyfrowe układy scalone

Ćw. 7: Układy sekwencyjne

Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki

Architektura systemów komputerowych Laboratorium 13 Symulator SMS32 Operacje na bitach

ID1UAL1 Układy arytmetyczno-logiczne Arithmetic logic systems. Informatyka I stopień ogólnoakademicki stacjonarne

Elementy cyfrowe i układy logiczne

Podstawy Informatyki JA-L i Pamięci

KARTA PRZEDMIOTU. Podstawy elektroniki cyfrowej B6. Fundamentals of digital electronic

Podział sumatorów. Równoległe: Szeregowe (układy sekwencyjne) Z przeniesieniem szeregowym Z przeniesieniem równoległym. Zwykłe Akumulujące

Statyczne badanie przerzutników - ćwiczenie 3

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

Transkrypt:

Układy logiczne

Bramki logiczne A B A B AND NAND A B A B OR NOR A NOT A B A B XOR NXOR A NOT A B AND NAND A B OR NOR A B XOR NXOR Podstawowe składniki wszystkich układów logicznych 2

Podstawowe tożsamości algebry Boole a A* B = B*A A+B = B+A prawo przemienności A*(B+C) = A*B + A*C A+(B*C) = (A+B)*(A+C) prawo rozdzielności * A = A + A = A prawo tożsamości prawo odwrotności * A = + A = A * A = A A + A = A tw. de Morgana 3

Przykłady realizacji funkcji logicznych NAND 4

Przykłady realizacji funkcji logicznych NOR 5

Układ logiczny - elementarny blok mający jedno lub więcej wejść i jedno lub więcej wyjść. Jest on zwykle projektowany jako standardowa jednostka funkcjonalna. Zadaniem układu logicznego jest przyjmowanie standardowych sygnałów logicznych na swoich wejściach i produkowanie na wyjściach innych, również standardowych sygnałów logicznych A B C X Y Z Ogólne oznaczenie układu logicznego Struktura wewnętrzna układu logicznego może zawierać różne rodzaje układów przełączających.zmienne logiczne (mające wartości lub ) są oznaczone przez A, B, C..., X, Y, Z. 6

Bloki funkcjonale Układy kombinacyjne Stan wyjść jest jednoznacznie określony przez stan wejść układu: Układy sekwencyjne Stan wyjść zależy od stanu wejść oraz od poprzednich stanów układu: 7

Układ kombinacyjny Układy kombinacyjne Stan wyjść zależy tylko od stanu wejść Układ taki można definiować za pomocą: Tablicy prawdy Symbolu graficznego Równania Boole a X={x, x 2, } Y(X)={y, y 2, } 8

Układy kombinacyjne Tablica prawdy: Sygnały wejściowe Sygnał wyjściowy A B C F 9

Układy kombinacyjne

Układy kombinacyjne Realizacja układu za pomocą bramek AND, OR i NOT:

Metody upraszczanie układów kombinacyjnych Mapa Karnaugha: Kod Graya 2

Metody upraszczanie układów kombinacyjnych Mapa Karnaugha: Rys a8 Jeśli sąsiadujące kwadraty zawierają, to odpowiednie iloczyny różnią się tylko jedną zmienną. W takim przypadku te iloczyny mogą być połączone przez wyeliminowanie tej zmiennej 3

Metody upraszczanie układów kombinacyjnych Mapa Karnaugha: Gdy zakreślamy grupy, dozwolone jest użycie tej samej jedynki więcej niż jeden raz. 4

Metody upraszczanie układów kombinacyjnych Mapa Karnaugha: Możemy wyeliminować dowolną grupę jedynek, która w całości nakłada się z innymi grupami 5

Metody upraszczanie układów kombinacyjnych 6

Metody upraszczanie układów kombinacyjnych 7

Metody upraszczanie układów kombinacyjnych 8

Układy kombinacyjne Przykładowe układy: Multiplekser, demultiplekser Koder, dekoder Sumator Komparator 9

Multiplekser S2 S F D D D2 D3 Tablica prawdy 2

Multiplekser S2 S F D D D2 D3 2

Dekodery p n- p q k- q p n- p wejścia dekodera q k- q wyjścia dekodera k=2 n Dekodery znajdują zastosowanie np. do dekodowania adresu 22

Dekodery Chcemy zbudować kilobajtową pamięć z czterech układów RAM o pojemności 256 bajtów. Przestrzeń adresową możemy podzielić następująco: adres układ FF FF 2 2FF 2 3 3FF 3 23

Demultiplekser Po dodaniu jednej linii wejściowej dekoder może służyć jako demultiplekser 24

Demultiplekser 54 W technice TTL są produkowane demultipleksery o 6 oraz o 4 wyjściach informacyjnych i odpowiednio o 4 i 2 wejściach adresowych. Typowym reprezentantem demultiplekserów scalonych jest układ 54. Układ ten spełnia funkcję dekodera naturalnego 4-bitowego kodu dwójkowego na kod l z 6 i jest wyposażony w wejścia strobujące G, i G2 z których jedno może służyć jako wejście informacyjne, a drugie jako wejście strobujące. Słowo adresowe (dekodowane) jest podawane na wejścia A, B, C i D powodując, że jedno z wyjść znajdzie się w stanie niskim, jeśli na obydwu wejściach strobujących jest poziom niski. Schemat blokowy 25

Układy małej skali integracji (SSI) Aby zrealizować funkcję logiczną należy użyć pewną liczbe tych układów 26

Programowalne tablice logiczne (PLA) Rys. a9 Koncepcja PLA polega na tym, że dowolna funkcja Boole a może być wyrażona na podstawie sumy iloczynów. Programowanie polega na przepalaniu zbędnych połaczeń. 27

Programowalne tablice logiczne (PLA) Rys. a9 28

Pamięć stała (ROM read only memory) Rys. a9 Wejścia/ adresy Wyjścia /zawartość Informacja zawarta w pamięci ROM jest trwała. Jest ona zapisana w procesie tworzenia układu. 29

Sumatory A B S C A, B dane wejściowe C i wejście przeniesienia S dane wyjściowe (suma) C o wyjście przeniesienia C i A B S C o 3

Sumatory A B A B C i C i Suma Wyjście przeniesienia 3

Sumator 4-bitowy 32

Sumator 32-bitowy Można zbudować sumator dla większej ilości bitów złożony z sumatorów -bitowych. Wady takiego rozwiązania: w każdym sumatorze -bitowym występuje opóźnienie odpowiedzi względem sygnałów wejściowych. Dla sumatora wielobitowego może być bardzo duże. Rozwiązanie: Określenie wartości przeniesień bez przechodzenia przez wszystkie poprzednie stopnie Każdy sumator -bitowy działa niezależnie i opóźnienia się nie kumulują 33

Sumator 32-bitowy C = A B (*) C = A B + A + B C ( ) Podstawiając (*) do (**) dostajemy: C = A B + A A B + B A B Powtarzając tę procedurę dostajemy kolejne wartości przeniesień. Jednak w przypadku długich liczb to rozwiązanie staje się bardzo skomplikowane. 34

Sumator 32-bitowy Stosuje się rozwiązania pośrednie. Np. sumator 32-bitowy można zbudować z 4 sumatorów 8-bitowych. 35

Komparatory Komparatorem cyfrowym nazywamy układ służący do porównywania dwu lub więcej liczb binarnych. Najważniejsze kryteria porównawcze to A = B, A > B, A < B. Układ sprawdzający wszystkie trzy relacje nazywa się komparatorem uniwersalnym. Najprostsze komparatory umożliwiają jedynie określenie czy dwie porównywane liczby są sobie równe lub która z liczb jest większa. Kryterium równości dwóch liczb binarnych jest identyczność wszystkich bitów. W przypadku dwóch liczb jednobitowych A i B, informację o tym uzyskać można za pomocą funkcji negacja EXOR: A B A B Y Wartość na wyjściu sygnalizuje równość A = B. 36

Komparatory Przykład komparatora równoległego 3 bitowego Komparator równoległy to taki układ, na którego wejścia podawane są jednocześnie wszystkie bity porównywanych liczb. A B A B A 2 Y Y = tylko wówczas gdy: A = B i A = B i A 2 = B 2 czyli A = B. B 2 37