Цифровая электроника и её основные характеристики
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
я устройства. Этот тип устройств часто называют цифровыми автоматами.
2.3 Комбинационные цифровые устройства
К комбинационным ЦУ относятся: дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, комбинационные сумматоры и АЛУ. Дешифратором называется комбинационная цифровая схема с несколькими входами и выходами, преобразующая код, подаваемый на входы, в сигнал на одном из выходов. Если дешифратор, имеющий n входов, имеет 2n выходов, то такой дешифратор называется полным. Если количество выходов меньше, то дешифратор называется неполным
Рис. 1 Схема дешифратора (а), условное обозначение (б), таблица истинности (в)
Рис. 2 Схема шифратора(а), условное обозначение (б), таблица истинности (в)
Шифратором называется устройство, предназначенное для преобразования чисел из десятичной системы в двоичную. Логическая схема шифратора на два выхода приведена на рис.2. В соответствии с таблицей истинности (рис. 120в), используя карты Вейча, получаем: Y0=X1+X3; Y1=X2+X3.
Рис.3 Схема мультиплексора (а), условное обозначение (б), таблица истинности (в)
Нетрудно видеть, что в шифраторе сигнал, подаваемый на вход X0, не используется. Основное применение шифраторов - это введение первичной информации с клавиатуры (преобразование десятичного кода в двоичный), например, ИС К555ИВ3.
Мультиплексором называется комбинационное цифровое устройство, предназначенное для управляемой передачи информации с нескольких источников в один выходной канал. Мультиплексор можно реализовать, используя логические элементы "И" и дешифратор. Мультиплексор имеет один выход, информационные входы и адресные или управляющие входы (рис.121). В зависимости от кода, подаваемого в адресные шины X0, X1 один из информационных входов подключается к выходному каналу. Функция алгебры логики, описывающая работу мультиплексора, имеет вид:
Демультиплексором называется комбинационное логическое устройство, предназначенное для управляемой передачи данных от одного источника
информации в несколько выходных каналов. Демультиплексор имеет один информационный вход, n адресных шин и 2n- выходов. Для данной схемы:
При построении арифметико-логических устройств (АЛУ) необходимо,
наряду с операцией суммирования, выполнять ряд логических операций. Для этого можно использовать ИС К561ИП3, которая представляет собой четырех-разрядное АЛУ, выполняющее 16 логических и арифметико-логических операций. Вид выполняемой операции определяется управляющим кодом, поступающим на входы S3,S2,S1,S0,M. Результаты выполненной операции снимаются с выходных шин F3, F2, F1, F0. Схема имеет вход переноса P0 и выход переноса Pi+1. Выход K является встроенным компаратором. K=1 при A=B. Выходы G и H используются для организации ускоренного переноса. Для организации АЛУ с разрядностью больше 4 используют две или более схем К561ИП3.
Цифровые компараторы предназначены для сравнения цифровых кодов. Количество входов определяется разрядностью чисел. На выходе обычно формируются сигналы A=B, A>B и A<B. На рис.4 изображена ИС К561ИП2 на четыре разряда. Для восьмиразрядного кода берутся две схемы, для двенадцати - три и т.д.
Рис. 4 Цифровой компоратор (а), таблица истинности (б)
электронный цифровой логический информация
3. Элементная база цифровых устройств
.1 Энергетика обработки цифровой информации
Цифровал техника обрабатывает, хранит и отображает информацию, необходимую для решения самых разнообразных проблем. Все перечисленное производится с помощью электронных схем - полупроводниковых интегральных схем. Неизбежной платой за производство новой информации являются затраты энергии. От того, как организованы интегральные схемы зависит, как быстро, точно и какими энергозатратами обеспечивается производство информации. Высокие скорости и низкие энергетические затраты - это две главных цели развития элементной базы цифровой техники. Эти цели достигаются за iет совершенствования системных решений цифровых устройств, принципов и алгоритмов их функционирования. Другая группа средств достижения этих целей включает схемотехнические, структурные и топологические решения базовых логических вентилей и элементарных переключателей.
Целью данного раздела является изложение основных идей и технических решений, являющихся теоретических основой создания цифровой техники на схемотехническом и структурно-топологическом уровнях.
.2 Энергетика и скорость производства цифровой информации
Энергетические затраты на производство информации в цифровых системах и скорость ее производства тесно взаимосвязаны. За высокие скорости приходится расплачиваться высокими затратами энергии. И наоборот, сэкономить энергию можно за iет уменьшения скорости. Дополнение Электронные схемы логических вентилей - базовые элементы цифровых интегральных устройств с точки зрения энергетики, представляют собой совокупность электронных компонентов, организованных в единый ансамбль электронных цепей для передачи, накопления и диссипации электрической энергии, потребляемой с внешних источников. В совокупность электронных компонентов обязательно входят переключатели, управляемые входными электрическими сигналами. Эти переключатели формируют электрические цепи совместно или с другими переключателями, или с пассивными компонентами, с помощью которых ?/p>