清华大学数字逻辑课件–第2章3.ppt

2.3 常用的中规模组合逻辑电路 2.3.1 译码器 2.3.2 数据选择器 2.3.3 编码器 2.3.4 数据比较器 2.3.5 运算器（算数逻辑单元 ALU） 2.3.6 奇偶校验器 习题4.3,4.5,4.12,4.15,4.18,4.22,4.23 2.3.2 数据选择器(Data Selector) 原理：在控制信号作用下，从多个输入中每次选中一个输出。因此又称多路开关(Multiplexer－MUX)。是计算机系统中使用最多的一类中规模器件。 例：4选1（4通道选1）数字选择器： 数据选择器的内部结构 数据选择器用于总线发送控制 多位结构的数字选择器 4位2选1 带控制端的数据选择器 有使能端的2位4选1数据选择器 选择器扩展: 16选1选择器 选择器扩展:用4选1选择器 扩展成16选1选择器 选择器扩展：用双4选1选择器(无E) 扩展成16选1选择器(1) 选择器扩展：用双4选1选择器(无E)  扩展成16选1选择器(2) 选择器扩展：带E的双4选1选择器 扩展成16选1选择器 译码器与数据选择器的比较 数据选择器与数据分配器 译码器与数据选择器的比较 都是与非，与或非逻辑的全组合 都可以有E控制端，用于扩展和选通 都可以实现逻辑函数（最小项的全组合） 扩展应用：译码器都要用E，选择器可以不用E（扩展时要先画真值表，找规律） 选择器的输出结构可以带有三态输出、OC门输出等结构，因此选择器可以用于总线发送器。 译码器实现逻辑函数 译码器输出可以看成是N个输入变量组成的2N个最小项,再经一级与非门,组成“与非-与非”逻辑，既可表达“与-或”表达式。 例如：F＝ABC+ABC+ABC=m1+m2+m7 数据选择器实现逻辑函数 数据选择器实现逻辑函数 8选1数据选择器实现4变量函数 2.3.3 编码器 (Encoder) 编码器(Encoder)原理 优先编码器(Priority Encoder) 8-3优先编码器 扩展应用：16-4 优先编码器 编码器(Encoder)原理 功能：将译码器反过来，对应输入的每一个状态，输出一个编码。 4-2编码，将输入的4个状态编成2位二进制数码； 8-3编码，将输入的8个状态编成3位二进制数码；BCD编码，将10个输入编成BCD码。 编码器(Encoder)原理 8421码编码器 8421码编码器 优先编码器 优先编码功能表 3－8优先编码器逻辑图 P125 图4－40 3-8优先编码器扩展为16-4优先编码器 2.3.4 数据比较器 数据比较器功能表 数据比较器逻辑图 P129 图4－43 这是4位并行比较器，一次判断4位数大小。 按此思想可以推广到多位并行比较。 但是位数多了以后会出现组合爆炸，因此用分段比较。 分段比较:多片比较器构成更长位数的方法 比较器不仅输出比较结果，还要能接受其它片输出的结果。 2.3.5 运算器（算数逻辑单元 ALU） 十进制加法与二进制加法 加法器 四位串行进位加法器 快速加法器 16位加法器 算术运算逻辑单元 四位算术逻辑运算单元 功能 超前进位扩展器 我们所熟悉的十进制加法 计算器中用的加法，按照十进制数逐位相加。 将十进制数按二进制编码(BCD码),用4位二进制表示一位十进制。典型的是8421 码和余3码。 8421码和余3码十进制数如何直接运算 BCD码和余3码十进制数如何直接运算 0 0 1 A0 =B0 A1 = B1 A2 =B2 A3 = B3 0 1 0 A0 B0 A1 = B1 A2 =B2 A3 = B3 1 0 0 A0 B0 A1 = B1 A2 =B2 A3 = B3 0 1 0 X A1 B1 A2 =B2 A3 = B3 1 0 0 X A1 B1 A2 =B2 A3 = B3 0 1 0 X X A2 B2 A3 = B3 1 0 0 X X A2 B2 A3 = B3 0 1 0 X X X A3 B3 1 0 0 X X X A3 B3 AB AB A=B A0 ， B0 A1 ， B1 A2 ， B2 A3 ， B3 表达式： (Yi表示