Презентация на тему: ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Логические элементы

Транзистор — основа устройства компьютера Число транзисторов в процессорах Intel Pentium II: 7 млн. ARM Cortex A9: 15 млн. Core i7 (4 ядра) 731 млн. Логически транзистор представляет собой выключатель Их комбинации позволяют строить логические элементы – И, ИЛИ, НЕ, … На логических элементах строятся устройства – сумматор, мультиплексор, декодер, регистр На логических устройствах строится процессор

Цепь с выключателем Выключатель разомкнут: тока нет лампа не горит Vout +1,5 В Выключатель замкнут: ток идёт лампа горит Vout 0 В

МОП-транзистор МОП (MOS) = Металл-окисел-полупроводник (Metal Oxide Semiconductor) два типа: N-канальные и P-канальные N-канальный на затворе (Gate) положительное напряжение - линия 1-2 замкнута на затворе 0 В — линия 1-2 разомкнута

P-канальный МОП-транзистор P-канальный дополняет N-канальный на затворе положительное напряжение - линия 1-2 разомкнута на затворе 0 В - линия 1-2 замкнута

Логические вентили Как использовать МОП-транзисторы для реализации логической операци НЕ

Логические вентили Как использовать МОП-транзисторы для реализации логической операци НЕ

Логические вентили МОП ИЛИ-НЕ !(aVb)

Логические вентили МОП И-НЕ !(a&b)

Инвертор (НЕ) на технологи КМОП

Вентиль ИЛИ-НЕ !(AVB)

Вентиль ИЛИ

Вентиль И-НЕ (NAND)

Вентиль И

Обозначение вентилей

Вентили с несколькими входами

Упражнение 1 Реализуем 3-операндный вентиль ИЛИ-НЕ на КМОП

Полный набор логических функций Легко видеть (тм), что имеемый набор вентилей позволяет реализовать любую таблицу истинности

Упражнение 2 Реализуем следующую таблицу истинности

Закон Де-Моргана Вентиль И превращается в ИЛИ инвертированием входов и выходов

Итоги МОП-транзисторы реализуют логические функции как переключатели N-канальные: подключаются к земле, запитываются (логической 1) чтобы сбросить напряжение до 0 P-канальные: подключаются к +V, запитываются (логическим 0) чтобы поднять напряжение до 1 Основные вентили: НЕ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ реализуют логические функции И, ИЛИ, НЕ и т.п.

Реализация функций на вентилях Рассмотренные примеры реализации логических функций — комбинаторные схемы Комбинаторная логическая схема выход зависит только от текущих входных данных нет памяти состояний Последовательная логическая схема выход зависит от цепочки входных комбинаций (прошлых и настоящей) хранит информацию о предыдущих входных данных (состояние) Рассмотрим примеры комбинаторных схем, затем перейдём к последовтельным, хранящим информацию о состояниях

Декодер n входов, 2n выходов для каждого варианта входа один и только один выход принимает 1

Мультиплексор (MUX) n-разрядный селектор 2n входов, один выход output equals one of the inputs, depending on selector

Полный сумматор 2-разрядное сложение с переносом, на выходе 1-разрядная сумма и бит переноса.

4-разрядный сумматор