Моделирование устройств битовой обработки

К устройствам битовой обработки информации относятся рассмотренные в гл. 3 и 4 устройства комбинационного (сумматоры, вычитатели, АЛУ) и последовательностного (триггеры, регистры и счетчики) типов.

Моделирование комбинационных устройств (КУ) сводится к составлению структурной формулы, построению схемы средствами Micro-Logic II и проверке ее работоспособности. Полную информацию о выполняемых функциях КУ дает таблица истинности. Средствами построения таблиц Micro-Logic II не располагает. Результаты моделирования выводятся в виде временных диаграмм, на которых вместо строк таблицы истинности фигурируют временные интервалы.

Устройство с четырьмя входами и одним выходом

Для получения структурных формул будем использовать карты Карно. Рассмотрим два случая.

I. В базисе И-НЕ построим схему КУ, для которого выходной сигнал Y задан на всех наборах входных сигналов, причем Y= 1 на следующих наборах: 0,1,3,5,7,8,14. Номер набора N соответствует комбинации сигналов , например набор 3 соответствует.

C помощью карты Карно (рис. 13.2, а) выполним минимизацию логической функции, запишем выражение для выходного сигнала Y в минимальной дизъюнктивной нормальной форме, а затем по закону двойственности перейдем в базис И-НЕ. В результате получим структурную формулу

Карта Карно (а), схема (б) и временные диаграммы (в) для комбинационного устройства, выходной сигнал которого определен на всех наборах входных сигналов

Рис. 13.2. Карта Карно (а), схема (б) и временные диаграммы (в) для комбинационного устройства, выходной сигнал которого определен на всех наборах входных сигналов

На рис. 13.2, б изображена схема устройства, составленная из библиотечных элементов Micro-Logic II. Схема содержит логические элементы И-НЕ и четыре генератора для формирования 16 различных комбинаций входных сигналов. На рис. 13.2, в приведены временные диаграммы входныхи выходного F сигналов. Под временными диаграммами указаны десятичные числа, соответствующие их двоичным эквивалентам. Как следует из временных диаграмм, выходной сигнал F= 1 для наборов 0,1, 3, 5, 7, 8, 14 входных сигналов, следовательно, схема КУ составлена правильно.

  • 2. В базисе ИЛИ-HE построим схему КУ, для которого:
    • • на наборах входных сигналов 0, 4, 6, 9, 14, 15 выходной сигнал F=I;
    • • на наборах входных сигналов 1, 2, 7, 11, 12 выходной сигнал F=0;
    • • наборы 3, 5, 8, 10, 13 не используются.

Используя карту Карно (рис. 13.3 а), запишем выражение выходного сигнала F в минимальной конъюнктивной нормальной форме, а затем по закону двойственности перейдем в базис ИЛИ-HE. В результате получим структурную формулу

На рис. 13.3, б изображена схема устройства на логических элементах ИЛИ-HE, на рис. 13.3, в – временные диаграммы входныхи выходного F сигналов.

Следует отметить, что:

  • • возможен другой вариант разметки карты Карно с такой же степенью сложности схемы КУ: вместо клеток 1100, 1000 можно объединить клетки 1100, 1101;
  • • на неиспользуемых наборах (Ф) выходной сигнал F может принимать как значение 0, так и значение 1. Действительно, F=0 (см. рис. 13.3, в) на всех неиспользуемых наборах 3, 5, 8, 10 (см. рис. 13.3, а), для которых при разметке карты Карно принято Ф = 0, и выходной сигнал F= 1 на неиспользуемом наборе 13 (см. рис. 13.3, в), который не вошел в выделенные группы (рис. 13.3, а).
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >