Описание принципиальной схемы на элементах малой и средней степени интеграции

 

Для синтеза схемы на элементах большой степени интеграции удобно использовать ПЛМ и АЛУ.

Всю выборку микрооперации, подготовку операндов удобно выполнять на ПЛМ, т.к число переменных, используемых в ПЛМ довольно велико (до 48 конъюнкций в одном выражении). А на АЛУ проводить арифметические или логические операции.

С помощью ПЛМ можно исключить из схемы мультиплексоры, все логические элементы. Полученную схему легче реализовать на печатной плате так как уменьшается число входов/выходов т.е. уменьшается число дорожек. В схеме, собранной на элементах большой степени интеграции используется ПЛМ, матрицы программирования которых представлены на рисунках ниже.

Подготовка операндов

 

Для наглядности синтеза удобно нарисовать следующую таблицу:

Y	S3	S2	S1	S0	M	CR	Операция
Y0	1	1	1	1	1	1	A
Y1	1	1	1	1	1	1	A
Y2	1	1	1	0	1	1	A+B
Y3	1	0	1	1	1	1	A*B
Y4	1	1	1	0	1	1	A+B
Y5	0	1	1	0	1	1
Y6	0	1	1	0	1	1
Y7	1	1	1	0	1	1	A+B
Y81	0	0	0	1	0	0	S A+B
Y82	0	1	1	0	0	0	S A-B
Y91	1	1	1	1	1	1	A
Y92	1	1	1	0	1	1	A+B

 

Для входной шины:

 

S1 = 1

M = 1

CR = 1

 

Для выходной шины:

 

S3 = M = CR = Y9

S2 = S1 = A3 (1) *Y8 + Y9

S0 = 3 (1) *Y8 + R (1) *R (3) *Y9

 

Так как для кодировки сигналов операций будет использован двоичный шифратор 8®3, то введём следующее соответствие:

 

Для получения функций, которые нужно сформировать на ПЛМ удобно построить следующую таблицу в которой прописаны операнды для АЛУ в каждый момент времени. Причём y0 - случай, когда нет сигнала на выполнение операций:

 

A1

B1

A2

B2

A3

B3

A4

B4

A5

B5

A6

B6

A7

B7

A8

B8

Y0

R (1)

X

R (2)

X

R (3)

X

R (4)

X

R (5)

X

R (6)

X

R (7)

X

R (8)

X

Y1

1

X

1

X

1

X

1

X

1

X

1

X

1

X

R (8)

X

Y2

2 (1)

1 (1)

2 (2)

1 (2)

2 (3)

1 (3)

2 (4)

1 (4)

2 (5)

1 (5)

2 (6)

1 (6)

2 (7)

1 (7)

2 (8)

1 (8)

Y3

A1 (1)

X

1 (2)

R (2)

A2 (3)

X

A2 (4)

X

A2 (5)

X

A2 (6)

X

A2 (7)

X

A2 (8)

X

Y4

A1 (1)

R (1)

A1 (2)

R (2)

A1 (3)

R (3)

A2 (4)

R (4)

A2 (5)

R (5)

A2 (6)

R (6)

A2 (7)

R (7)

A2 (8)

R (8)

Y5

R (1)

X

R (1)

R (2)

R (1)

R (3)

R (1)

R (4)

R (1)

R (5)

R (1)

R (6)

R (1)

R (7)

R (1)

R (8)

Y6

S6 (1)

R (1)

S6 (2)

R (2)

S6 (3)

R (3)

S6 (4)

R (4)

S6 (5)

R (5)

S6 (6)

R (6)

S6 (7)

R (7)

S6 (8)

R (8)

Y7

R (1)

1 (1)

S7 (2)

X

S7 (3)

X

S7 (4)

X

S7 (5)

X

S7 (6)

X

S7 (7)

X

S7 (8)

X

 

На первой ПЛМ будут реализованы следующие функции:

 

,

 

На второй ПЛМ будут реализованы следующие функции:

На третьей ПЛМ будут реализованы следующие функции:

 

P = R (1)  A1 (1)

 

На четвертой ПЛМ будут реализованы следующие функции:

 

L = Y8 + Y9

H = 8 * 9

 

Реализация шины В.

Для получения функций, которые нужно сформировать на ПЛМ удобно построить следующую таблицу в которой прописаны операнды для АЛУ в каждый момент времени.

 

W1

V1

W2

V2

W3

V3

W4

V4

W5

V5

W6

V6

W7

V7

W8

V8

Y81

R (1)

A3 (1)

R (2)

A3 (2)

R (3)

A3 (3)

R (4)

A3 (4)

R (5)

A3 (5)

R (6)

A3 (6)

R (7)

A3 (7)

R (8)

A3 (8)

Y82

R (1)

A3 (1)

R (2)

A3 (2)

R (3)

A3 (3)

R (4)

A3 (4)

R (5)

A3 (5)

R (6)

A3 (6)

R (7)

A3 (7)

R (8)

A3 (8)

Y91

R (1)

X

(2)

X

(3)

X

(4)

X

(5)

X

(6)

X

(7)

X

(8)

X

Y92

R (1)

A3 (1)

R (2)

A3 (2)

R (3)

A3 (3)

R (4)

A3 (4)

R (5)

A3 (5)

R (6)

A3 (6)

R (7)

A3 (7)

R (8)

A3 (8)

 

Y81 A3 (1) = 0

Y82 A3 (1) = 1

Y91  R (1) *R (3) = 1

Y92  R (1) *R (3) = 0

 

На пятой ПЛМ, реализующую шину В получим:

 

W1 = R (1) *Y8 + R (1) *Y9

V1 = A3 (1) *Y8 + (A3 (1) * ()) *Y9

S3 = M = CR = Y9

S2 = S1 = A3 (1) *Y8 + Y9

S0 = 3 (1) *Y8 + R (1) *R (3) *Y9

W2 = R (2) *Y8 + (  (2) *R (1) *R (3) +R (2) * ()) *Y9

V2 = A3 (2) *Y8 + (A3 (2) * ()) *Y9

W3 = R (3) *Y8 + R (3) *Y9

 

На шестой ПЛМ, реализующую шину В получим:

 

V3 = A3 (3) *Y8 + (A3 (3) * ()) *Y9

W4 = R (4) *Y8 + (  (4) *R (1) *R (3) +R (4) * ()) *Y9

V4 = A3 (4) *Y8 + (A3 (4) * ()) *Y9

W5 = R (5) *Y8 + (  (5) *R (1) *R (3) +R (5) * ()) *Y9

V5 = A3 (5) *Y8 + (A3 (5) * ()) *Y9

W6 = R (6) *Y8 + (  (6) *R (1) *R (3) +R (6) * ()) *Y9

V6 = A3 (6) *Y8 + (A3 (6) * ()) *Y9

На седьмой ПЛМ, реализующую шину В получим:

 

W7 = R (7) *Y8 + (  (7) *R (1) *R (3) +R (7) * ()) *Y9

V7 = A3 (7) *Y8 + (A3 (7) * ()) *Y9

W8 = R (8) *Y8 + (  (8) *R (1) *R (3) +R (8) * ()) *Y9

V8 = A3 (8) *Y8 + (A3 (8) * ()) *Y9