Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 3. Сложные ИС для устройств передачи данных (1987) (1092083), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Разряды адреса, которые остались незаполненными в таблице на рис. 2.67, не оказывают влияния на выполнение соответствующих операций. Поэтому при программировании ППЗУ их значение может быть выбрано произвольным — равным 0 илн 1. Выбранное значение этих адресных разрядов заносится в соответствующее управляющее слово, записываемое в ППЗУ.
В микроЭВМ контроллеры (устройства управления) при поступлении определенной команды управляют выполнением различных специальных операций, которые реализуются в заданной последовательности и с учетом промежуточных результатов. Как отмечалось выше, последовательность, в которой необходимо выполнять отдельные операции, определяется набором управляющих слов, записанных в ППЗУ.
Этот набор, который обеспечивает выполнение очередной поступившей команды, называется микропрограммой. Для пользователя микропрограмма обычно недоступна. С помощью микропрограммы универсальной микроЭВМ придаются специальные функции. В результате микроЭВМ можно использовать для выполнения различных наборов команд посредством замены ППЗУ, гдехранятся микропрограммы. 2.22. Реализация произвольных логических функций с помощью ППЗУ С учетом того, что было сказано о возможностях ППЗУ в качестве преобразователя кода, мультиплексора и демультиплексора, можно спросить, а применимы лн ППЗУ для реализации других логических функций? Ответ будет утвердительны и.
Данный вариант применения ППЗУ иллюстрируем на следующем примере. Допустим, что нам требуется реализовать следующие две функции: Р1 =АВС+АВС; Г2 = АВС+ АВС+АВС. Таблица истинности для этих функций показана на рис. 2.69 Их реализация обеспечивается с помощью логической схемы, показанной па рис. 2.70. То же самое может сделать и ППЗУ емкостью 8Р',2 бнт, необходимо только запрограммировать его согласно рис.2.69. Как следует из рис.2.71, можно выполнить эти функции с помощью включения двух ППЗУ меньшего объема. При этом ППЗУ 1 программируется для выполнения функции Гь а ППЗУ 2 реализует Рь 12-807 Г ог Эти примеры приведены здесь для того, чтобы показать, как можно применить ППЗУ в автономном и комбинаторном вариантах для решения определенных логических проблем.
.Другим интересным примером является программирование не- Рис. 2.69. Исцолваоваиие ППЗУ для Реалиаации логических функций. скольких ППЗУ для реализации последовательности логических функций И, ИЛИ, И-ИЛИ, которые можно соединить между собой для получения сложной системы, которая успешно заменяет набор дискретных логических схем. Соответствующие функции реализуются при подаче сигналов на адресные В(Н) В(н( л(н) В(Н( В(Н( С(Н) Н(Н) Х(Н( С(Н) ВНВ В(Н( В(Н) Рис.
2.70. Логическая схема, реаляаующая фуикции: Р( = АВС+АВС, Г2 АВС+ +АВС+АВС. Я(Н) В(Н) й(Н) входы ППЗУ, а это значит, что нам потребуется контроллер, например двоичный счетчик, который обеспечит требуемый порядок выполнения логических операций. На рис. 2.72 показана схема генератора логических функций.
Мы видим, что два адресных входа ППЗУ используются для ввода переменных Х и у, а другие входы определяют требуемую функцию. Программируя каждый элемент памяти, рас- 179 Зааолаоаноаеге устройства гЗУ) положенный на горизонтальной линии матрицы ППЗУ, в соответствии с таблицей истинности, мы получим на выходе требуемую функцию. Функция запрещения, реализуемая при Со—- =С1=Са=О, устанавливает на выходе нуль при любых значениях Х и у. ППН 7 Рнс.
2,7!. Комбинации ППЗУ, имиолникицнх функции Гь Гм Т ункцаенанонат гла~инца нлзн ,гоуеиеов! ' ' агог7ог гьгхоп ~ Уп0пбпенае =,'ЛерепенноВ (с, с, с,~ х у,гасу~ Г ., )х 'х ~ о ~,Завес- ~ о о о, х х ~ о ~целее Г' л.в ' 'о о о о о о о ~ ' о ~ , 'о о о о , '~ о ' о о о с ~ ~ ~, > л в ' о ~ о о о о о ~ о о л'в ' о ~ ~ 1 о о о Рис, 2.72. ППЗУ в качестве генератора логических функций, ~со нее ст 2.23. Программируемые логические матрицы (ПЛМ) Мы видим, что ППЗУ можно с успехом применять дляреализацни различных логических схем, хотя первоначально зги злементы были разработаны только для хранения информации.
Можно задать вопрос: а насколько оптимально структура ППЗУ используется в таких схемахр Практика показывает, что дгщ данных применений можно предложить более подходящие структуры, которые известны под названием епрограммируемые логические матрицыл (ПЛМ). Их важным преимуществом является то, что нх можно запрограммировать в оптимальном варианте с помощью существующих ППЗУ-программаторов. Программирование определенных семейств ПЛМ возможно с помощью ППЗУ-программаторов, однако требует применения специальных приемов.
Это относится, и частности, к функцио- !81 Зааомииахоаеад устройагеа (ЗУ) Входи Вхедох леер«я е аец еохгхехииооееесх ~х ~х ~х ~о лреерае втхуеми гаивуе ехеахг Рнс, 2.75, Органиаацан ПВМ (нра. граммируемой иентильной матрицы). Рис. 2.74. Архитектура ПЛМ (программируемой логической матрицы). еаххиуеа еа нально-программируемой логической матрице (ФПЛМ). На рис.
2.73,а приведена ее обобщенная схема. На этом рисунке крестики показывают связи между горизонтальными и вертикальными шинами. На рис. 2.73,б еще раз показано, к чему приводит упрощение этой схемы. Мы видим, что здесь четыре входа после схемы И заменяются одним входом, в результате чего обеспечивается упрощение схемы. Если мы теперь рассмотрим ПЛМ (рис. 2.74), то увидим, что эта матрипа имеет набор программируемых схем И на входе, а на ее выходе располагается набор схем ИЛИ, которые также программируются. Такая схема обладает большей гибкостью, чем ППЗУ, обеспечивая выполнение логических функций с использованием меньшего числа элементов.
Другим вариантом ПМ является программируемая вентильиая матрица (ПВМ) (БРА), которая представляет собой на- Глава л дбсдв Псгсдл, О гббПЯН дббссблб бибас бб 6 4 Сс сбсе лппсдбио~ долг ПиЮ1бСС СбСЛСПтСССПСС С Сг Ос Ос сбсп и сомлею~с ~г~ ' " псп~ссес сап п ббвсбл бсссбсс ПМВ (лро. Рис. 2.77. Арлитекту ПЫ и грвммируемого мультиилекеоре). граммируемой матричиой логики), бор схем И с программируемым соединением входов. Выходы матрицы подключаются к внешним схемам (рис.
2,75). Зта матрица может заменять функции И в логических схемах. Ее можно использовать в качестве декодеров, детекторов илн селекторов кодов. Несколько другую структуру имеет программируемый мультиплексор (ПМП) (РЛЖХ), показанный на рис. 2.76.
В втой схеме часть входов схем И имеет фиксированное включение (соединение), а подключение двух входных переменных (1е, )е) программируется, Подключение входов схем ИЛИ зафикснро. вано и не программируется. Такая схема находит применение там, где широко используются мультнплексорные функции. Наконец, известна еще одна разновидность ПВМ вЂ” программируемая матричная логика (ПМЛ), которая имеет программируемое подключение входов схем И и фиксированное соединение входов схем ИЛИ. Такая структура является более гибкой 1вз Залоииналллие устройства (Зу) и приспособленной для применения в коятроллерах. На рис. 2.77 показана архитектура ПМЛ.
Этн матрицы удобно программировать с помощью ППЗУ- программатора. В настоящее время все виды логических матриц бурно развиваются. Схемотехники знакомы с достоинствами этих ПЛМ и широко применяют их в логических системах н разработках. Эти матрицы можно интегрировать на одном кристалле вместе с такими распространенными элементами ЗУ, как триггеры. 2.24. ЗУ на приборах с зарядовой связью (ПЗС) Наряду со статическими и динамическими ОЗУ с помощью МОП-технологии реализуются ЗУ с последовательным доступом, основанные на принципе перемещения электрического заряда.
Элементы таких ЗУ называются приборами с переносом заряда или, сокращенно, ППЗ, ППЗ разделякпся на два типа, один из которых существенно связан со структурой МОП-транзистора, а в другом в качестве элемента ЗУ используется мнем хихон аенни аегнв озееленнЛн ннн ~ немименеййанр йнннат -ч луйреннс» ннемннн банником ели иан Рве. ктв. Миогозатворный МОП-транзистор в качестве ПЗС. МОП-емкость. Первый тип ППЗ называется ПЗС, т. е. прибор с зарядовой связью, а второй в ППЦ, т. е. прибор типа «пожарная пеночка».
Принцип действия ПЗС можно лучше всего объяснить путем анализа рабочего режима МОП-транзнстора обогащенного типа с несколькими затворами (рис. 2.78). Канал такого транзистора в нормальном состоянии не проводит. Если мы подадим на затвор положительное напряжение, то за счет индукции на поверхности канала под затвором возникнет зона, обогащенная носителями заряда. Этими носителями могут быть как дырки, так и электроны в зависимости от типа канала проводимости (р- или п-типа соответственно). Обогащение канала означает, что в месте расположения истока потенциальный барьер исчезает и в канал МОП-транзистора, показанного на рис.
2.78„ инжектируются дырки. Эти дыр- 184 ки заполняют область подложки, обедненную носителями заряда, при этом существующая разность потенциалов (потенциальная яма) уменьшается. В этой ситуации при положительном управляющем напряжении на затворе возникает состояние равновесия, которое остается стабильным до тех пор, пока сохраняется это напряжение. Вели напряжение на затворе исчезает, то равновесие нарушается и заряд начинает стекать в другие места.
Для управления этим процессом в структуре подается положительное напряжение на следующий затвор. В результате действия этого напряжения зарядовый пакет, который первоначально находился под затвором дь теперь смещается под затвор пь Таким образом, подавая положительное напряжение на последовательно расположенные затворы, мы можем перемещать зарядовый пакет от одного затвора к другому, В ПЗС-регистрах последовательное смещение заряда производится с помощью трех тактовых импульсов, сдвинутых между собой во времена. Применяя затворы со специально разработанной геометрией, можно осуществить смещение зарядов в одном направлении с помощью двух тактовых сигналов, при этом, однако, часть заряда теряется и требуется регенерация зарядового пакета после нескольких операций смещения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
