МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
ВИВЧЕННЯ ПРИНЦИПІВ РОБОТИ
ЦИФРОВИХ КОМБІНАЦІЙНИХ ПРИСТРОЇВ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до лабораторної роботи № 4
з курсу «Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації»
для студентів базового напряму 6.170102 «Системи технічного захисту інформації»
Затверджено
на засіданні кафедри
«Захист інформації»
Протокол № 12 від 07.05.2015р.
Львів – 2015
Мета роботи: - вивчення принципів роботи мультиплексорів та дешифраторів, методів синтезу комбінаційних логічних схем на дешифраторах та мультиплексорах..
1. ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ
1.1. Реалізація комбінаційних схем на дешифраторах і мультиплексорах
Таблиця 1
№ набору
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
2
0
0
1
0
0
3
0
0
1
1
1
4
0
1
0
0
0
5
0
1
0
1
1
6
0
1
1
0
1
7
0
1
1
1
*
8
1
0
0
0
0
9
1
0
0
1
1
10
1
0
1
0
1
11
1
0
1
1
*
12
1
1
0
0
1
13
1
1
0
1
*
14
1
1
1
0
*
15
1
1
1
1
0
Дешифратор – цифровий комбінаційний пристрій, який перетворює позиційний двійковий код в унітарний двійковий код. Дешифратор, в якого n входів, має виходів. Якщо виходи пронумеровані починаючи з нуля, одиниця подається на вихід дешифратора з таким номером, двійковий код якого подано на входи дешифратора. При цьому на всіх інших виходах дешифратора – нулі. Таким чином, повний дешифратор на n входів реалізує всі 2n конституенти одиниць (мінтерми). Отже, для реалізації логічної функції від n змінних достатньо за допомогою логічного елемента АБО отримати на виході дешифратора диз’юнкцію тих мінтермів, які входять в ДДНФ даної логічної функції (іншими словами згадані мінтерми відповідають наборам, на яких задана логічна функція приймає одиничне значення). Якщо дешифратор має інверсні виходи, то у відповідності до правила де Моргана замість елемента АБО використовують елемент І-НЕ. Приклади реалізації на дешифраторах логічної функції, заданої Таблицею 1, наведено на Рис.1 (всі невизначені стани довизначено як нульові).
Якщо в ДДНФ заданої логічної функції з диз’юнкції мінтермів можна винести за дужки змінну, то можна використати дешифратор з меншою кількістю входів, якщо він має стробуючий вхід. Наприклад, функцію:
можна подати у вигляді:
і реалізувати так, як це показано на Рис.2.
Дешифратор зручно використовувати також при реалізації систем логічних функцій. Для реалізації системи логічних функцій необхідно один дешифратор (з відповідною до кількості вхідних змінних кількістю входів) і стільки логічних елементів, скільки функцій в системі.
Мультиплексор – це цифровий комбінаційний пристрій, який має один вихід, на який комутується один з багатьох входів. Який саме – вказує адреса входу. Адреса подається двійковим кодом. Таким чином мультиплексор має k адресних входів і інформаційних входів. Як правило мультиплексор застосовують як цифровий комутатор. Разом з тим, мультиплексор з k адресними входами і інформаційними входами, дозволяє реалізувати логічну функцію від n змінних, розкладену за k змінними у відповідності з формулою Шеннона. Згадані k змінні називають вилученими. Розклад за k змінними означає вираження заданої логічної функції через залишкові функції, які відрізняються від заданої тим, що залежать не від n змінних, а від (n - k) змінних. Наприклад, логічна функція чотирьох змінних може бути розкладена за змінними , так:
,
тобто , (1) де - залишкові функції, які залежать вже не від чотирьох, а тільки від двох змінних (а саме від ). Відповідно до (1), для визначення, наприклад, залишкової функції , необхідно у вираз для функції підставити значення змінних (див. (1)). Функцію (1) можна реалізувати на мультиплексорі з N=4 наступним чином. На два адресні входи мультиплексора подають вилучені змінні: та . На чотири інформаційні входи мультиплексора подають залишкові функції . Причому кожна з цих функцій має бути подана на інформаційний вхід з відповідною адресою. Ця...
