Контрольные вопросы
Каково назначение дешифратора? Напишите таблицу истинности.
Каково назначение шифратора? Напишите таблицу истинности.
Что такое мультиплексор? Выведите структурную формулу функционирования восьмивходового мультиплексора.
Опишите работу одноразрядного и n-разрядного сумматора. Приведите таблицы истинности.
Глава 7 Анализ работы кцу
7.1. Быстродействие кцу
Так как логические элементы, входящие в состав КЦУ, переключаются с задержкой tздр, то при изменении в некоторый момент времени комбинации входных сигналов выходные сигналы устройства, если они изменяются в результате этого, примут установившиеся значения только после того, как закончатся переходные процессы в соответствующих логических элементах. На пути от входов устройства к его выходам отдельные логические элементы включены последовательно. Поэтому длительность переходных процессов будет зависеть от числа логических элементов, которые включены в такой цепочке. Применяемая в настоящее время методика определения tздр в логических элементах, предусматривающая использование при измерении цепочки включенных друг за другом однотипных логических элементов, позволяет при оценке общей задержки в такой цепочке суммировать задержки отдельных логических элементов. При оценке быстродействия КЦУ необходимо выявить ту цепочку логических элементов между входами и выходами устройства, которая будет задавать наибольшую задержку, и сложить между собой задержки логических элементов этой цепочки. Обычно она содержит наибольшее число включенных друг за другом от входов до выходов логических элементов. Но могут быть исключения, связанные, например, с наличием в более короткой цепочки отдельных инерционных логических элементов с большим tздр. Поэтому в общем случае необходимо проанализировать все цепочки логических элементов от входов до выходов и выявить такую, которая дает наибольшую задержку.
Пример. Синтезировать на логических элементах И-НЕ КЦУ, имеющее четыре входных сигнала X1, X2, X3, X4 и один выходной Y, заданное таблицей истинности (табл. 7.1.). Найти максимальную задержку, считая, что задержки во всех логических элементах одинаковы и составляют tздр.
Табл. 7.1. Таблица истинности функции 4-х переменных
Номер набора |
X4 |
X3 |
X2 |
X1 |
Y |
Номер набора |
X4 |
X3 |
X2 |
X1 |
Y |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Использую законы алгебры логики можно получить следующую ворму данного КЦУ:
(7.1.)
Структурная схема и временные диаграммы на основе этой формулы приведены на рис. 7.1.1. Цепочка логических элементов от входов до выхода содержит от двух до пяти элементов. В данном случае наибольшая задержка в 4tздр связана с прохождением сигнала от входов до выхода по самой длинной цепочке. На временной диаграмме рассмотрено прохождение сигнала в схеме, когда на входе код 1110 изменяется на код 1001. Для упрощения картины переходных процессов предполагается, что сигналы в каждом элементе имеют одинаковую задержку tздр, а сами сигналы прямоугольные. Задержка прохождения сигнала снижает быстродействие КЦУ, так как во многих случаях очередное изменение входных сигналов может быть допущено лишь после завершения переходных процессов и фиксации на выходе установившихся значений сигналов.
Рис. 7.1.1. Структурная схема и временные диаграммы КЦУ
Это ведет к образованию помехи в работе схемы, продолжительность которой в нашем случае равна tздр. При синтезе можно постараться не допускать задержек и связанных с ними помех