Kombinacyjne bloki funkcjonalne

Podobne dokumenty
Funkcja Boolowska a kombinacyjny blok funkcjonalny

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

Układy kombinacyjne. cz.2

Technika cyfrowa Synteza układów kombinacyjnych

Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Układy logiczne układy cyfrowe

LABORATORIUM ELEKTRONIKI UKŁADY KOMBINACYJNE

Kombinacyjne bloki funkcjonalne - wykład 3

Technika cyfrowa Synteza układów kombinacyjnych (I)

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

Układy logiczne układy cyfrowe

Technika cyfrowa Układy arytmetyczne

Cyfrowe układy scalone c.d. funkcje

Temat 7. Dekodery, enkodery

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

LEKCJA. TEMAT: Funktory logiczne.

UKŁADY CYFROWE. Układ kombinacyjny

Elementy cyfrowe i układy logiczne

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Bramki logiczne Podstawowe składniki wszystkich układów logicznych

Podstawy techniki cyfrowej cz.2 wykład 3 i 5

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Układy kombinacyjne

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

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

Krótkie przypomnienie

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Podstawy techniki cyfrowej cz.2 zima Rafał Walkowiak

Architektura komputerów Wykład 2

PODSTAWY TEORII UKŁADÓW CYFROWYCH

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

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

4. UKŁADY FUNKCJONALNE TECHNIKI CYFROWEJ

Wielkość analogowa w danym przedziale swojej zmienności przyjmuje nieskończoną liczbę wartości.

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

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

Ćwiczenie 29 Temat: Układy koderów i dekoderów. Cel ćwiczenia

INSTYTUT CYBERNETYKI TECHNICZNEJ POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ ZAKŁAD SZTUCZNEJ INTELIGENCJI I AUTOMATÓW

ćwiczenie 202 Temat: Układy kombinacyjne 1. Cel ćwiczenia

Podstawy działania układów cyfrowych...2 Systemy liczbowe...2 Kodowanie informacji...3 Informacja cyfrowa...4 Bramki logiczne...

Elektronika (konspekt)

Elektronika cyfrowa i optoelektronika - laboratorium

Minimalizacja form boolowskich

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

UKŁADY MIKROPROGRAMOWALNE

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

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

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

LABORATORIUM TECHNIKA CYFROWA LICZNIKI I REJESTRY. Rev.1.1

Temat 5. Podstawowe bloki funkcjonalne

Ćwiczenie Digital Works 003 Układy sekwencyjne i kombinacyjne

Technika cyfrowa i mikroprocesorowa. Zaliczenie na ocenę. Zaliczenie na ocenę

Ćw. 7: Układy sekwencyjne

Układy arytmetyczne. Joanna Ledzińska III rok EiT AGH 2011

Układy kombinacyjne 1

Sławomir Kulesza. Projektowanie automatów synchronicznych

Podstawy elektroniki cz. 2 Wykład 2

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

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

2. SYNTEZA UKŁADÓW LOGICZNYCH REALIZOWANYCH NA BAZIE DEMULTIFLEK3ERÓW

multiplekser/demultiplekser

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

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Synteza układów kombinacyjnych

Ćwiczenie 31 Temat: Analogowe układy multiplekserów i demultiplekserów. Układ jednostki arytmetyczno-logicznej (ALU).

Układy Logiczne i Cyfrowe

LABORATORIUM ELEKTRONIKI I TEORII OBWODÓW

3.2. PODSTAWOWE WIADOMOŚCI TEORETYCZNE

Struktury specjalizowane wykorzystywane w mikrokontrolerach

xx + x = 1, to y = Jeśli x = 0, to y = 0 Przykładowy układ Funkcja przykładowego układu Metody poszukiwania testów Porównanie tabel prawdy

Systemy bezpieczne i FTC (Niezawodne Systemy Cyfrowe)

JAK MATEMATYKA SŁUŻY ELEKTRONICE BRAMKI LOGICZNE

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

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

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

KARTA PRZEDMIOTU. Nr Opis efektu kształcenia Metoda sprawdzenia efektu kształcenia. Forma prowadzenia zajęć

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

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

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

Opis przedmiotu 3 części zamówienia Zestawy ćwiczeń

Przetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe

Plan wykładu. Architektura systemów komputerowych. Cezary Bolek

Elektronika i techniki mikroprocesorowe

Wstęp do Techniki Cyfrowej i Mikroelektroniki

Układy cyfrowe. Kodowanie informacji

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Synchroniczne układy sekwencyjne

Lekcja na Pracowni Podstaw Techniki Komputerowej z wykorzystaniem komputera

Programowalne Układy Logiczne. Wykład I dr inż. Paweł Russek

Sławomir Kulesza. Projektowanie automatów asynchronicznych

Język HDL - VERILOG. (Syntetyzowalna warstwa języka) Hardware Description Language Krzysztof Jasiński PRUS PRUS

Asynchroniczne statyczne układy sekwencyjne

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

CZ1. Optymalizacja funkcji przełączających

Podstawy Informatyki Elementarne podzespoły komputera

Definicja układu kombinacyjnego była stosunkowo prosta -tabela prawdy. Opis układu sekwencyjnego jest zadaniem bardziej złożonym.

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

PRZETWORNIKI A/C I C/A.

Tablica z1 X 3 x 2 x 1 y

Technika Cyfrowa 1 wykład 1: kody. Dr inż. Jacek Mazurkiewicz Katedra Informatyki Technicznej

Architektura komputerów

Transkrypt:

Sławomir Kulesza Technika cyfrowa Kombinacyjne bloki funkcjonalne Wykład dla studentów III roku Informatyki Wersja., 5//2

Bloki cyfrowe Blok funkcjonalny to układ cyfrowy utworzony z pewnej liczby elementów logicznych (bramek, przerzutników), którego funkcja logiczna zależy od stanu wejść sterujących; przy określonym stanie wejść sterujących BC realizuje tylko jedną, określoną funkcję logiczną. D wejściowe sygnały informacyjne (do przetworzenia), S wejściowe sygnały sterujące, F wyjściowe sygnały informacyjne (przetworzone), R sygnały kontrolne (flagi).

Mikrooperacje Mikrooperacją określamy pojedynczą czynność logiczną lub arytmetyczną wykonywaną przez blok funkcjonalny po podaniu określonego słowa sterującego Sμ. Mikrooperację μ wykonywaną przez blok kombinacyjny można zapisać podając funkcję kodującą μ : D Y i warunkujący jej realizację stan sterowania Sμ postaci: Sμ : Y = μ(d) Powyższy zapis oznacza: jeśli S = Sμ, to...

Konwertery kodów Konwertery kodów (transkodery) to układy zamieniające słowa binarne w jednym kodzie na słowa binarne w innym kodzie. Spośród wszystkich konwerterów kodów dodatkowo wyróżnia się: - kodery (enkodery) układy zamieniające kod '-z-n' na dowolny inny kod binarny, - dekodery układy zamieniające dowolny kod binarny na kod '-z-n'.

Koder '-z-'/bcd 842

Koder '-z-8'/nb

Koder priorytetowy Przy jednoczesnej aktywacji kilku wejść, na wyjściu kodowany jest stan wejścia o najwyższym priorytecie (najwyższym numerze). Przy braku pobudzenia, uaktywnia się wyjście IDLE.

Dekoder pełny NB/'-z-4' Dekoder nazywamy pełnym, jeśli ilość wyjść M = 2N, gdzie N jest długością słowa wejściowego (ilością wejść).

Dekoder pełny NB/'-z-8'

Dekoder pełny NB/'-z-3' układ 7438 (Fairchild Semiconductor)

Dekoder niepełny BCD/'-z-' układ 7442 (Fairchild Semiconductor)

Dekoder jako generator funkcji przełączającej Dowolną N-wejściową funkcję przełączającą można zaimplementować przy użyciu dekodera NB/'-z-2N'. Wyjścia dekodera odpowiadające -mintermom funkcji przełączającej podłącza się wówczas do wejścia bramki OR. Ex.: Pełny sumator.

Multiplekser Multiplekser (selektor, wybierak, MUX) umożliwia wybór i przesłanie na wyjście Y sygnału z jednego z N-wejść informacyjnych D = {d, d,, dn-}. Numer wybranego wejścia to adres podawany na wejścia sterujące S = {s, s,, sm-}; N = 2M: W multiplekserach może występować także dodatkowe, -bitowe wejście sterujące E, nazywane wejściem zezwalającym. Słowo sterujące jest wówczas złożeniem (konkatenacją): S = A E

Funkcja przełączająca Funkcja przełączająca multipleksera ma postać: N y= d n S n n= gdzie: Sn jest mintermem selekcyjnym (termem iloczynowym). np. dla multipleksera 2-na-: d d s y

Multiplekser 4-na-

Multiplekser scalony CD 74AC5 (Texas Instruments)

Multiplekser grupowy Multiplekser grupowy umożliwia przełączenie K-bitowego słowa wejściowego do K-bitowego wyjścia układu.

Demultiplekser Demultiplekser (rozdzielacz, DEMUX) umożliwia wybór i przesłanie sygnału z wejścia D = {d} na jedno z N-wyjść informacyjnych Y = {y, y,, yn-}. Numer wybranego wyjścia to adres podawany na wejścia sterujące S = {s, s,, sm-}. Funkcja przełączająca demultipleksera ma postać: y=d Sn

Multiplekser jako układ kombinacyjny Przy pomocy multipleksera można zrealizować dowolną funkcję przełączającą, traktując wejścia adresowe (sterujące) S jak mintermy postaci kanonicznej, zaś wejścia danych (D) podłączając na stałe do sygnałów lub. Użycie na wejściu danych zmiennej logicznej redukuje rozmiar multipleksera.

Multiplekser a 4-wejściowa funkcja przełączająca

Multiplekser jako układ interfejsu

Demultiplekser scalony 74AC38 (Texas Instruments) jako dekoder NB/-z-8

Bramki 3-stanowe Na wyjściach układów przełączających (w tym multiplekserów) mogą być umieszczone tzw. bramki 3-stanowe: stan L, stan H, stan Z (wysokiej impedancji). Bramka otwierana jest dodatkowym wejściem OE (Output Enable). Jeśli wyjście bramki jest w stanie Z, zachowuje się ona jakby była fizycznie odłączona od układu (na wyjściu bramki nie ma żadnego napięcia) pozwala to bezpośrednio łączyć wyjścia bramek (o ile nie są one uaktywniane jednocześnie).

Bramki 3-stanowe jako multiplekser

Komparator logiczny Komparator logiczny porównuje słowa binarne poprzez porównanie ich bitów na tych samych pozycjach. Najprostszy komparator -bitowy bramka XNOR. Funkcja przełączająca komparatora dwóch słów n-bitowych P i Q ma postać: n y= p k q k k=

Komparator arytmetyczny Komparator arytmetyczny porównuje wartości liczb P oraz Q reprezentowanych w danym kodzie binarnym, generując trzy wyniki -bitowe: () L = (P < Q), (2) E = (P = Q), (3) G = (P > Q) Główna trudność projektowania polega na tym, że przy n-bitowych słowach funkcja przełączająca przyjmuje 22n-stanów.

Algorytm porównania arytmetycznego Niech dane są dwie liczby: A = an-...a, B = bn-...b () Oznaczmy: xk = akbk + ak'bk' (2) Jeśli EQ = x x... xn- =, to A = B. (3) Poczynając od MSB sprawdź wartość wyrażeń: Jeśli GT = an-bn-' + xn-an-2bn-2' + xn-xn-2...xab' =, to A > B Jeśli LT = an-'bn- + xn-an-2'bn-2 + xn-xn-2...xa'b =, to A < B

Komparator 4-bitowy układ 7485 (National Semiconductor)

Zastosowanie komparatora

Tester parzystości Tester (generator) (nie-)parzystości to układ cyfrowy wykrywający (nie-)parzystą liczbę na wejściach. Tester nieparzystości może mieć strukturę łańcuchową lub drzewiastą. Tester parzystości powstaje po zanegowaniu wyjścia testera nieparzystości.

9-bitowy tester parzystości układ 7428 (Philips Semiconductors)