Вивчення особливостей роботи і використання мультиплексорів (Лабораторна робота № DE-2)

Лабораторний практикум

по дисциплiнi

“Схемотехніка ЕОМ”

(з використанням пакету

Electronic Workbench)

Лабораторна робота № DE-2

Вивчення  особливостей роботи і

 використання мультиплексорів

1. Мета виконання роботи

Вивчення особливостей роботи і використання мультиплексорів в задачах комп’ютерної техніки.

2. Основні теоретичні положення

   Мультиплексором називається цифровий комбінаційний пристрій призна-чений для прийому інформації з декількох паралельних ліній і передачі її в одну вихідну в вигляді впорядкованої послідовності.Вибір відповідної вхідної лінії та її гальвонічне з’єднання з вихідною забезпечується відповідним адресним кодом. При наявності n адресних входів комбінаційною схемою мультиплексора забезпечується комбінація 2ⁿ ліній передачі інформації. На рис 3.7 приведене умовне зображення мультиплексора, призначеного для комутації одного з 4-х  інформаційних входів D₀ – D₃ на вихід Y  з допомогою двох адресних сигналів А₀ та А₁ . Вхід V являється допоміжним входом  і називається дозво-ляючим. При  сигналі на вході v=0  мультиплексор  виконує свої функції , а при v = 1 інформація з D₀ – D₃ на вихід Y не передається. Робота мультиплексора описується логічною функцією:

З формули (3.10) витікає, що зміна кодів на входах А₀,А₁ , яка відбувається в відповідності з частотою генератора адресних сигналів а₀,а₁ , приводить до частового розподілення інформаційних сигналів d₀ – d₃  на виході Y.(часто сигнали d₀ – d₃називають “данними”).

Приведена схема може виконувати і дещо іншу функцію- цілеспрямовано вибирати  дані по окремій, або декількох окремих адресах. В такому випадку подібні пристрої називаються селекторами ( від select- вибирати).

Дозволяючий вхід V  розширює можли-вості приcтрою. Він дозволяє синхронізувати роботу мультиплексора з іншими схемами, а також використовується для нарощування роз-рядності адресних  сипгналів. Логічна схема мультиплексора, реалізована в базисі І-НІ-АБО в відповідності до формули (3.10), приведена на рис. 3.8.

Кількість інформаційних входів мульти-плексора відображається в його назві. Напри-клад, розглянута схема відповідає назві  “ з 4-х в 1”, або просто “4:1”. В залежності від кількості інформаційних входів, вони бувають  “з 8 в 1”, “з 16 в 1” і т.д.

Так як мультиплексор являється комбіна-ційною схемою, то на його базі можуть виконуватись  різні логічні функції. Як прикладом їх реалізації скорис-таємось формулою (3.10). Допустимо, що необхідно реалізувати логічну функцію:

       (3.11)

Порівнюючи формули (3.11) і (3.10) бачимо, що присвоївши адресним сигналам а₀,а₁ значення х₀,х₁ і забезпечивши d₁ = d₃ = 0, d₀ = d₂ = 1, v =0,  одержимо схему,  (рис.3.9), яка реалізує функцію (3.11).

Нескладні перетворення логічних функцій дають можливість реалізову-вати на мультиплексорах функції з кількістю змінних, що перевершує кількість адресних входів. Виконується слідуюча послідовність перетворень:

·  в мінімізованій діз’юнктивній нор-мальній формі функції виділяються змінні, які мають найвищий ранг, тобто повторюються в найбільшій кількості діз’юнкцій. Наприклад, вибирається m змінних;

· 
виконується перетворення функції так, щоб забезпечити присутність виділених змінних в усіх діз’юнкціях . Для цього кожна діз’юнкція домножається на

·   проводиться перегрупування логічної функції завдяки тому, що виділені змінні виносяться за дужки в відповідних групах діз’юнкцій.

В результаті виконаних перетворень одержується формула вихідної функ-ції, яка реалізується  на мультиплексорі “ з M=2^m в 1”, якщо на його адресні входи подати виділені змінні, а на інформаційних входах забезпечується вико-наня тих логічних виразів, які залишились в дужках. Якщо вирази в дужках являються функціями декількох змінни, тоїх реалізація може бути забезпечена  або з допомогою іншого мультиплексора, або на основі типових логічних елементів.

Приклад. Функцію

Реалізувати з використанням мультиплексора “з 4-х в 1”.

Так як  в використовуємому мультиплексорі  два адресні входи, то виби-раємо дві змінні з найбільшими рангами. Ранги змінних приведені в табл. 3.1.

                   Табл. 3.1.                                Вибираємо дві змінні х₂  та х₃ .

Виконуємо перетворення функції: