Мультиплексоры
Если Х1=Х2=0, на выход мультиплексора будет передаваться сигнал с входа D0. Когда на адресных (управляющих) входах Х1=1 и Х2=0, то на выход будет передаваться сигнал с входа D1 и т.д.
Мультиплексоры нашли широкое применение в вычислительной технике в качестве коммутаторов цифровых сигналов. Они используются в компьютерах и микропроцессорных контроллерах для коммутации адресных входов динамических оперативных запоминающих устройств, в узлах объединения или разветвления шин и т.д. На базе мультиплексоров можно построить различные комбинационные устройства с минимальным числом дополнительных элементов логики. Следует отметить, что мультиплексоры хотя, и предназначены для коммутации цифровых сигналов, но с помощью мультиплексоров, изготовленных по КМОП технологии, можно коммутировать и аналоговые сигналы.
Универсальные логические модули (УЛМ) на МS. Кроме ком-мутационных функций, мультиплексоры позволяют реализовать комбинационные устройства на m (m-количество управляющих входов) входов и на один выход. Если комбинационное устройство, построенное на базе мультиплексора, не требует подключения дополнительных элементов логики, оно называется универсальным логическим модулем. Отметим, что мультиплексор 8 ®1 (3 управляющих и 8 информационных входов) позволяет реализовать любую функцию трёх переменных.
Для получения УЛМ управляющие входы мультиплексора представляют как информационные, а информационные входы - как настроечные (следовательно, у мультиплексора 8 ®1 будут три информационных и 8- настроечных входов).
Пусть функция задана в виде карты Карно (рис.2.15).
 |
При построении УЛМ на карте Карно минимизационные контуры не проводятся.
По карте записывается СHДФ с учетом состояния информационных (настроечных) входов мультиплексора.
Cопоставляя полученную СHДФ с формулой мультиплексора, определяем номера коэффициентов “а”, т.е.
Следовательно, эти коэффициенты равны единице, т.е. D0 = D3 = D5= D6 = 1, а на остальных настроечных входах логические нули, т.е. D1 = D2 = D4 = D7 = 0.
Схема комбинационного устройства, построенного на базе мультиплексора 8-1 и реализующего функцию f (x), приведена на рис. 2.16.
Как следует из рис. 2.16, построение комбинационного устройства на базе мультиплексора сводится к объединению настроечных входов так, чтобы получилось две группы. К одной группе входов, в соответствии с заданной функцией, подают логический “0”, а другой - “1”.
 |
На базе мультиплексоров можно синтезировать комбинационные устройства, которые могут реализовать функции на большее число переменных, чем количество управляющих входов мультиплексора. Очевидно, и в этом случае, мультиплексор сохраняет свою универсальность, так как часть переменных реализуемой функции непосредственно подается на входы Х1 . . . Хm мультиплексора (количество переменных, непосредственно подаваемых на управляющие входы мультиплексора равно m).
Синтез комбинационного устройства на мультиплексоре, реализующего функцию с числом переменных больше, чем число управляющих входов мультиплексора. Часто использование мультиплексора при синтезе КУ существенно упрощает этот процесс и схему цифрового автомата.
В общем случае, когда требуется синтезировать КУ, реализующее функцию N аргументов на мультиплексоре с M управляющими входами и 2М информационными входами, М младших переменных из набора Х1, Х2, . . . .
ХN следует подать на управляющие входы, а информационные сигналы (настроечные) D0, D1, . . . . D2м нужно представить функциями остальных (N - M) переменных, как показано на рис. 2.17. Тогда синтез КУ сводится, по сути дела, к синтезу схемы формирования информационных сигналов, которую можно рассматривать как внутреннее более простое КУ.
 |
Рассмотрим пример синтеза КУ для реализации функции пяти переменных на мультиплексоре с двумя управляющими входами. Тогда “младшие” переменные Х1 и Х2 подаются на управляющие входы Х1и Х2, соответственно. Выходную функцию Y будет определять карта Карно управления информационными входами (рис. 2.18). Каждый информационный сигнал, в свою очередь, является функцией трех переменных: Х3, Х4, Х5. Для каждого информационного сигнала можно составить карту Карно и с её помощью минимизировать логическое выражение функций D0, D1, D2 и D3. По минимизированным логическим выражениям строится схема формирования информационных сигналов (настройки) в любом известном базисе.
На мультиплексорах с двумя управляющими входами легко можно синтезировать КУ при числе переменных N £ 6. На мультиплексорах с тремя и четырьмя управляющими входами можно синтезировать функции и большего количества переменных. Карты управления информационными входами для этих случаев показаны на рис. 2.18.
При синтезе КУ на мультиплексорах можно использовать следующий алгоритм действий:
-составить таблицу истинности КУ;
-подать на управляющие входы мультиплексора младшие переменные;
-представить информационные сигналы функциями остальных переменных и составить карту Карно для каждого информационного сигнала;
- минимизировать логические выражения для сигнала на каждом информационном входе;
- по логическим выражениям составить схему формирования сигналов, подаваемых на информационные входы мультиплексора.
