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1 第5章組合邏輯設(shè)計實踐 文檔標(biāo)準(zhǔn)和電路定時常用的中規(guī)模組合邏輯器件 數(shù)字邏輯設(shè)計及應(yīng)用 2 內(nèi)容回顧 譯碼器編碼器三態(tài)器件多路復(fù)用器奇偶校驗器比較器 標(biāo)準(zhǔn)MSI多路復(fù)用器74x151 74x153 74x157擴展多路復(fù)用器利用多路復(fù)用器實現(xiàn)邏輯函數(shù)多路分配器 利用帶使能端的譯碼器使能端作為數(shù)據(jù)輸入端 3 內(nèi)容回顧 譯碼器編碼器三態(tài)器件多路復(fù)用器奇偶校驗器比較器 奇校驗 輸入有奇數(shù)個1 輸出為1偶校驗 輸入有偶數(shù)個1 輸出為1利用異或運算實現(xiàn)9位奇偶發(fā)生器74x280奇偶校驗的應(yīng)用 檢測代碼在傳輸和存儲過程中是否出現(xiàn)差錯 4 內(nèi)容回顧 譯碼器編碼器三態(tài)器件多路復(fù)用器奇偶校驗器比較器 一位等值比較器 異或 同或 多位等值比較器每一位都相等 一位數(shù)值比較器 等值比較器 數(shù)值比較器 多位數(shù)值比較器4位比較器74x858位比較器74x682 5 5 10加法器 半加器 halfadder 和全加器 fulladder 相加的和 S A B A B A B向高位的進位 CO A B 6 5 10加法器 S X Y CI X Y 半加器 halfadder 和全加器 fulladder X CI CO Y CI X Y X Y CI 7 串行進位加法器 缺點 運算速度慢 有較大的傳輸延遲tADD tXYCout n 2 tCinCout tCinS 0 回顧 串行比較器 提高速度 并行加法器 8 串行加法器 邊界輸入 邊界輸出 級聯(lián)輸出 9 迭代電路 iterativecircuit Iterative 重復(fù)的 反復(fù)的 數(shù) 迭代的 邊界輸入 邊界輸出 級聯(lián)輸出 P297 10 并行進位加法器 先行進位法 第i位的進位輸入信號可以由該位以前的各位狀態(tài)決定 Ci 1 Xi Yi Xi Yi Ci Gi Pi Ci 11 并行進位加法器 先行進位法 第i位的進位輸入信號可以由該位以前的各位狀態(tài)決定 C0 0 Ci 1 Gi Pi Ci C0 0C1 G0 P0 C0C2 G1 P1 C1 G1 P1 G0 P0 C0 G1 P1 G0 P1 P0 C0 Cn Gn Pn Cn P307 展開為 與 或 式 三級延遲 MSI加法器74x283P309圖5 91 12 MSI算術(shù)邏輯單元 ALU arithmeticandlogicunit 對2個b位的操作數(shù)進行若干不同的算術(shù)和邏輯運算 輸入數(shù)據(jù) 0算術(shù) 1邏輯 選擇特定操作 P310表5 52 13 設(shè)計函數(shù)發(fā)生器 其功能表如下 1 填寫真值表 2 選擇器件 用基本門電路實現(xiàn)利用卡諾圖化簡用譯碼器實現(xiàn)轉(zhuǎn)換為最小項之和用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn) 3 電路處理 注意有效電平 14 第6章組合電路設(shè)計實例 桶式移位器簡單浮點編碼器雙優(yōu)先級編碼器級聯(lián)比較器關(guān)模比較器 15 桶式移位器 具有n個數(shù)據(jù)輸入和n個數(shù)據(jù)輸出控制輸入 指定輸入輸出之間如何移動數(shù)據(jù) 移位方向 移位類型 移動的位數(shù) 設(shè)計一個簡單16位桶式移位器 向左移位 若輸入 0123456789101112131415 則輸出 5678910111213141501234 用4位控制輸入S 3 0 指定移動位數(shù) 例 S 0101 思路 輸出的每一位都是從16個輸入中選出的 多路復(fù)用器 數(shù)據(jù)選擇器 16 方案一 利用74x151 1 如何擴展路復(fù)用器 16個輸入端 4個地址選擇端 當(dāng)S 0101時Y D5 17 方案一 利用74x151 2 當(dāng)S 0101時 如何使輸出為DIN6 DIN15 DIN4 當(dāng)S 0101時Y D5 DIN 8 1 DIN 0 15 9 通過控制數(shù)據(jù)輸入端的連接 18 P334圖6 1 19 利用三態(tài)輸出74x251 基本原理 利用多路復(fù)用器 通過控制數(shù)據(jù)輸入端的連接使輸出產(chǎn)生移位 負載太大 20 方案二 利用74x157 如何利用2輸入4位多路復(fù)用控制移位 基本原理 利用多路復(fù)用器 通過控制數(shù)據(jù)輸入端的連接使輸出產(chǎn)生移位 當(dāng)S 0時 Y A 不移位當(dāng)S 1時 Y B 相當(dāng)于右移一位改變A端輸入數(shù)據(jù)的連接順序可以使輸出 左 右移動一或多位 21 通過S0控制16位多路復(fù)用器移位 22 Si 1 移動1位 移動2位 移動4位 移動8位 Si 0 不移動 節(jié)省器件 延遲大 P335圖6 2 23 首先解決的幾個問題 如何確定第一個 1 的位置 如何確定3位指數(shù) 如何從第一個 1 開始選出4位 浮點編碼器 11010110100 1101 27 011010000100101111 1001 25 0111100000000010 0010 20 0 211121012000 由第一個 1 的位置決定 3位指數(shù) 浮點數(shù)的表示 B M 2E T 截位誤差 優(yōu)先編碼器 優(yōu)先編碼器的輸出 數(shù)據(jù)選擇器 24 1 如何確定第一個 1 的位置 優(yōu)先編碼器 110101101000010010111100000000010B M 2E T 通常M3 1只有B10 L B3 L都無效M3 0 3 如何從第一個 1 開始選出4位M3M2M1M0 2 如何確定3位指數(shù) 由GS端獲得 25 1 如何確定第一個 1 的位置 多路復(fù)用器只需要選出M2M1M0 3 如何從第一個 1 開始選出4位M3M2M1M0 2 如何確定3位指數(shù) M2 L E0 LE1 LE2 L B9 LB8 LB2 L 同樣的 通過改變數(shù)據(jù)輸入端的連接可以得到M2M1M0 通常M3 1只有B10 L B3 L都無效M3 0 由GS端獲得 P337圖6 3 26 雙優(yōu)先級編碼器 如何找第二高優(yōu)先級 先 排除 最高優(yōu)先輸入再用74x148找一次 其他輸入不變強制最高優(yōu)先輸入無效 利用譯碼器和 與門 實現(xiàn) 注意有效電平 可以找出最高和第二高優(yōu)先級的編碼器 需要2個優(yōu)先編碼器1個譯碼器 若干 與門 27 B 2 0 BVALID 28 關(guān)模比較器 輸入 兩個8位無符號二進制整數(shù)X和Y一個控制信號M輸出 8位無符號二進制整數(shù)Z邏輯功能 M 1 Z min X Y M 0 Z max X Y 思路 核心問題 1 比較X Y的大小 2 使Z為X Y之一 3 控制邏輯 比較器 8位 多路復(fù)用器 二選一 根據(jù)M和X Y大小控制多路復(fù)用器的地址選擇端 29 關(guān)模比較器原理框圖 30 S 0 Y AS 1 Y B 31 S 0 Y AS 1 Y B 0110 P341圖6 8 M 1 min X Y M 0 max X Y