ПЛМ, воспроизведение скобочных форм переключательных функций, схемы с двунаправленными выводами

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Кафедра защиты информации

РЕФЕРАТ

на тему:

«ПЛМ, воспроизведение скобочных форм переключательных функций, схемы с двунаправленными выводами»

МИНСК

2008

Программируемые логические матрицы – ПЛМ.

Структура программируемой логической матрицы:

М1 – матрица конъюнкции – И; М2 – матрица дизъюнкции – ИЛИ.

в литературе иногда заменяют на

 - может быть:

Если на базу поступает высокий потенциал, то транзистор открывается и в горизонтальную шину поступает высокий потенциал, иначе, если на базу не поступает высокий сигнал, то транзистор закрывается. При подаче на плавкую перемычку высокого потенциала она замыкается.

 - может быть:

Таким образом, получаем:

У диодов красного цвета перемычка пережжена.

« Ставя крестики » в других местах матрицы М2 получим:

По данным можно составить таблицу:

Основными параметрами ПЛМ является:

·  число входов m (xi);

·  число термов l (Pi);

·  число выходов n (yi).

В общем случае:  - это достоинство ПЛМ.

ПЛМ реализует дизъюнктивную нормальную форму воспринятых функций.

ПЛМ способно реализовать n логических функций от m аргументов, содержащую не более l термов. Наиболее простой способ программирования ПЛМ – это пережигание перемычек.

Упрощенное изображение ПЛМ.

Вместо  ставят  – такое обозначение используется, по крайней мере, для ПЛМ.

На самом деле у элемента И три входа.

Единственная линия входа элементов И и ИЛИ пересекается с несколькими линиями входных элементов. Физически дизъюнкт и конъюнктуры мы переставим. Эти вентили служат для разграничения матрицы дизъюнкции. Достоинство ПЛМ не надо упрощать исходные выражение, если позволяет железо.

  Воспроизведение скобочных форм переключательных функций.

С помощью ПЛМ можно воспроизводить не только дизъюнктивные нормальные формы, но и скобочные формы (выражение в скобках). Для этого вначале получают выражения в скобках, а затем они рассматриваются как аргументы для получения окончательного результата. В схеме появляются обратные связи, т.е. промежуточные результаты с выхода вновь подаются на входы. Логическая глубина схемы увеличивается. Задержка выборки конечного результата растет.

Например:

Изобразим:

Из-за обратной связи нужно подождать пока выработается скобочная величина , иначе результат будет не верным.

Общее правило решения задач с помощью ПЛМ.

Число термов в данной системе функций необходимо свести до l (параметра имеющегося в ПЛМ). Дальнейшая минимизация функции не требуется. Если размерность имеющейся ПЛМ обеспечивает решение задачи в ее исходной форме, то минимизация не требуется, так как не ведет к сокращению оборудования.

Рассмотрим, как с помощью ПЛМ построить шифратор.

Управление для шифратора

 - входные сигналы.

 - выходные сигналы.

 не учитываем, так как в этом случае нет сигнала на выходе.

Программируемая матричная логика (ПМЛ).

Если для ПЛМ важно уменьшение числа термов функции, то для ПЛМ важно уменьшить число элементов и для каждого выхода.

Схемы с программируемым выходным буфером. Эта схема может вырабатывать как прямые, так и инверсные функции.

- сумматор по модулю два.

 

Минимизируем , ,  с помощью карт Карно:

 

Таким образом, для реализации системы функций ,  получаем пять различных термов вместо восьми. Возврат от  к  получается пережиганием линии выхода.

Схемы с двунаправленными выводами.

Используя элементы с тремя состояниями выхода, можно построить схему, в которой некоторые выводы предназначены для работы в качестве входов или выходов в зависимости от программируемых элементов. В таких схемах один из конъюнктов управляют элементами с тремя состояниями выхода. Выход этого элемента одновременно связан с матрицей и как вход:

К – конъюнктор, с его помощью можно управлять буфером.

Возможны 4 режима реализации вход-выход в зависимости от того, как запрограммированы входы конъюктора (К).

1.  все перемычки оставлены целыми, на выходе К имеем логический «0». И вывод функционирует как вход.

2.  все перемычки пережжены, на конъюнктор поступает высокий потенциал «1», буфер активен, его вывод становится выходом, сигналы не используются в матрице И.

3.  выход с обратной связью отличается от предыдущих тем, что сигналы выводов используются в матрице И, например для воспроизведения матрицы скобочных функций (предыдущая лекция).

4.  входы коньюнктора К программируются при определенной комбинировании входных сигналов коньюнктора К приобретает единичный выход и вывод срабатывает как выход (применяется в схемах контроля).

Схемы с памятью.

Программируемая матричная логика (ПМЛ) с разделяемыми коньюнкторами.

Это относится только к ПМЛ. Для двух смежных элементов ИЛИ отводится некоторое количество коньюнкторов, которое может быть произвольно распределено между этими смежными коньюнкторами. Другие элементы ИЛИ использовать данный набор коньюнкторов не могут. Вариант с разделяемыми коньюнкторами смягчает наиболее очевидные ограничения жестких ПМЛ. А именно, фиксированное число элементов И на входах ИЛИ, которых может не хватить при воспроизведении сложных функций.

Ставится дополнительный набор ИЛИ и исключающее ИЛИ. Можно комбинировать сигналы основных элементов ИЛИ, для образования окончательных значений функции F₁ и F₂. Характер получаемых функций зависит от того, какой из трех транзисторов в каждой группе будет проводящим. Управление транзистором осуществляется подачей положительного напряжения на затвор.

ЛИТЕРАТУРА

1. Закревский А.Д. Логический синтез каскадных схем. - М.: Наука, 2001.

2. Скляров В.А. Синтез автоматов на матричных БИС. – Мн.: Наука и техника, 2004.

3. Бибило П.Н. Синтез комбинационных структур для СБИС. – Мн.: Навука i тэхнiка, 2002.

4. Соловьев В.В., Васильев А.Г. Программируемые логические интегральные схемы и их применение. – Мн.: Беларуская навука, 2002.

5. Угрюмов Е. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ, 2001.