第六章采用中、大規(guī)模集成電路的邏輯設(shè)計(jì)(已修改)
2025-08-13 13:26 本頁(yè)面
【正文】 第六章 采用中、大規(guī)模 集成電路的邏輯設(shè)計(jì) 采用 SSI進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)時(shí)，邏輯設(shè)計(jì)和元件選擇是相互獨(dú)立的，設(shè)計(jì)追求的目標(biāo)是最小化，即盡量減少門和觸發(fā)器的數(shù)量。 采用 MSI或 LSI進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)時(shí) ， 最小化也不再是追求的目標(biāo) ， 因?yàn)橐粋€(gè)器件內(nèi)門和觸發(fā)器的數(shù)量是確定的 。 這種設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵是以 MSI和 LSI器件的功能為基礎(chǔ) ， 從設(shè)計(jì)要求的邏輯功能描述出發(fā) ， 合理地選用器件 ， 充分利用器件本身所具有的功能 ， 減少 SSI器件和連線的數(shù)量 。 二進(jìn)制并行加法器 二進(jìn)制并行加法器除能實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制加法運(yùn)算外，還可實(shí)現(xiàn)代碼轉(zhuǎn)換、二進(jìn)制減法運(yùn)算，二進(jìn)制乘法運(yùn)算，十進(jìn)制加法運(yùn)算等功能。 iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiBAGBAPCPCBACBACBACBACBASGCPCBACBACBACBAC?????????????????????????????11111111111 全加器的邏輯圖 Ci1 Si Ai Bi amp。 Ci =1 amp。 ?1 =1 Pi Gi 11 ?? ??? iiiiiii CACBBAC iiiiii BAGBAP ???iiii GCPC ??? 1 超前進(jìn)位加法器 提高工作速度的途徑：設(shè)法減小進(jìn)位信號(hào)的傳遞時(shí)間 進(jìn)位傳遞公式 32312301231012332332120221012212210110110110100GGPGPPGPPPCPPPPGCPCGGPGPPCPPPGCPCGGPCPPGCPCGCPCBAGBAPBAGBAPiiiiiiiiiiii??????????????????????????????四位二進(jìn)制超前進(jìn)位加法電路 P0G0C0 S3 S2 S1 S0 A0 B0 A1 B1 A2 B2 A3 B3 全加器 全加器 全加器 全加器 C1 超前進(jìn)位形成邏輯 P1G1C1 P2G2C2 P3G3 C1 C3 74LS283 邏輯圖 amp。 ?1 ?1 amp。 ?1 amp。 ?1 amp。 C3 C1 C0 C1 C2 A3 B3 =1 1 1 amp。 ?1 amp。 =1 =1 =1 A1 B1 amp。 ?1 amp。 A2 B2 amp。 ?1 amp。 A0 B0 amp。 ?1 amp。 S3 S2 S2 S0 Pi?Gi=Ai?Bi Pi?Gi=Gi 例： 用四位二進(jìn)制并行加法器設(shè)計(jì)一個(gè)將 8421BCD碼轉(zhuǎn)換成余 3碼的代轉(zhuǎn)換電路 。 余 3碼比 8421碼多 3 A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 F4 F3 F2 F1 余 3碼 FC4 C0 8421BCD碼 0 0 1 1 “ 0” 解： 例： 用四位二進(jìn)制并行加法器設(shè)計(jì)一個(gè) 四位二進(jìn)制并行加法 /減法器 。 解： 利用補(bǔ)碼，將減法變?yōu)榧臃? F4 F3 F2 F1 FC4 C0 A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 S4 S3 S2 S1 ＝ 1 ＝ 1 ＝ 1 ＝ 1 被加數(shù) (被減數(shù) ) 加數(shù) (減數(shù) ) a4 a3 a2 a1 b4 b3 b2 b1 功能選擇 M 和 (差 ) 例： 用四位二進(jìn)制并行加法器設(shè)計(jì)一個(gè)用余 3 碼表示的一位十進(jìn)制數(shù)加法器 。 解： 余 3碼相加時(shí)無(wú)進(jìn)位，結(jié)果要減 3；有進(jìn) 位，結(jié)果要加 3。減 3(0011)可以變?yōu)榧?13(1101)。 A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 F4 F3 F2 F1 和數(shù)余 3碼 FC4 C0 “ 1” A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 F4 F3 F2 F1 FC4 C0 被加數(shù)余 3碼 加數(shù)余 3碼 1 進(jìn)位輸入 I II 例： 用四位二進(jìn)制并行加法器設(shè)計(jì)一位8421BCD碼十進(jìn)制數(shù)加法器 。 解： 8421BCD碼相加時(shí)有進(jìn)位或出現(xiàn)冗余碼時(shí)，結(jié)果要加 6調(diào)整。 A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 F4 F3 F2 F1 和數(shù) 8421BCD碼 FC4 C0 “1” A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 F4 F3 F2 F1 FC4 C0 被加數(shù) 8421BCD碼 加數(shù) 8421BCD碼 進(jìn)位輸入 I II amp。 amp。 amp。 amp。 比 較 電 路 的 真 值 表 A B (A B) (A ? B) (A = B) (A ? B) (A B) (A ? B) 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 BABABABABABA???????)()()(函數(shù)表達(dá)式 BABABABABABABABABABABA???????????????)()()()()()(＋＝ 數(shù)值比較電路 函數(shù)表達(dá)式 BABAAABABA ????? )()( 一位比較器 (A=B) A B amp。 (AB) (AB) amp。 amp。 ?1 BABABABBBA ????? )()(BABABABABABA????????? )()()( 7 4 8 5 型 四 位 數(shù) 字 比 較 器 功 能 表 比 較 輸 入 級(jí) 聯(lián) 輸 入 輸 出 A3,B3 A2,B2 A1,B1 A0,B0 ( A B )I ( A = B )I ( A B )I ( A B )O ( A = B )O ( A B )O A3B3 ? ? ? ? ? ? 0 0 1 A3B3 ? ? ? ? ? ? 1 0 0 A3=B3 A2B2 ? ? ? ? ? 0 0 1 A3=B3 A2B2 ? ? ? ? ? 1 0 0 A3=B3 A2=B2 A1B1 ? ? ? ? 0 0 1 A3=B3 A2=B2 A1B1 ? ? ? ? 1 0 0 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0B0 ? ? ? 0 0 1 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0B0 ? ? ? 1 0 0 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 0 0 1 0 0 1 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 1 0 0 1 0 0 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 0 1 0 0 1 0 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 ? 1 ? 0 1 0 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 1 0 1 0 0 0 A3=B3 A2=B2 A1=B1 A0=B0 0 0 0 1 0 1 iiiiiiiiii BABABBAABA ???? )()()( ＝3,2,1,0)(3,2,1,0)(??????iBABAiBABAiiiiiiii))()()(())()(())(()())()()()(())()()()(()(001122331122332233330011223300112233BABABABABABABABABABABABABABABABABABABABABAIIO???????????????????????????))()()(())()(())(()())()()()(())()()()(()(001122331122332233330011223300
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