11.5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМБИНАЦИОННЫХ СХЕМ НА ПЗУ

Под ПЗУ понимается постоянное запоминающее устройство, в которое информация записывается только один раз при его изготовлении, а затем в течение всего времени эксплуатации может только считываться. В настоящее время широкое распространение получили ПЗУ в интегральном исполнении. Возможности интегральной технологии несколько изменили представление о ПЗУ, и это название используется сейчас для целого семейства больших интегральных микросхем, в состав которых входят: непосредственно ПЗУ и полупостоянные запоминающие устройства (ППЗУ). В ПЗУ информация записывается пользователем с помощью специальных устройств — программаторов, но для ППЗУ возможна ее перезапись, например, после предварительного засвечивания интегральной микросхемы ультрафиолетовыми лучами.

Любое ПЗУ имеет входов (называемых адресными) и выходов. Двоичный набор длины поданный на адресные входы ПЗУ, выбирает из ПЗУ ячейку памяти, адрес которой определяется этим двоичным набором, а информация, содержащаяся в ней, поступает на выходы ПЗУ. Если ПЗУ имеет к выходов, то в каждой ячейке ПЗУ хранится двоичное слово длины Например, если то ПЗУ содержит ячеек памяти, в каждую из которых может быть записано двоичное слово длины два Быстродействие современных ПЗУ в интегральном исполнении составляет десятки наносекунд, а емкость с развитием интегральной технологии достаточно быстро растет. ПЗУ могут использоваться не только для хранения информации, но и для ее обработки. Например, они могут быть использованы для реализации булевых функций (синтеза комбинационных схем), построения устройств управления различного назначения

Рис. 11.44

и т. д. Использование ПЗУ в ряде случаев позволяет получить значительный выигрыш в быстродействии, стоимости и полезной площади; отводимой под проектируемое устройство.

Рассмотрим проектирование комбинационных схем на ПЗУ.

Представим совокупность из к булевых функций от переменных каждая таблицей истинности. В ячейку памяти с нулевым адресом некоторого ПЗУ запишем значения функций из первой строки правой части таблицы истинности в ячейку с адресом — значения функций из второй строки правой части таблицы истинности и т. д. Если теперь на адресные входы ПЗУ, имеющего адресных входов и к выходов, подать набор то на выходах ПЗУ появится двоичный набор, соответствующий значениям функций на наборе Если же то для реализации системы булевых функций необходимо разбить ее на подсистемы, каждая из которых содержит не более к функций и может быть реализована поэтому на одной интегральной схеме ПЗУ. Очевидно, общее число ПЗУ в схеме в этом случае определяется числом где — ближайшее большее к а целое положительное число.

В случае могут быть использованы различные приемы декомпозиции булевых функций по переменным, с реализацией получаемых подфункций на ПЗУ и последующим объединением выходов ПЗУ, например, через элементы ИЛИ.

Более общий способ синтеза схемы, реализующей булевые функции с применением ПЗУ и МП, заключается в следующем. Используя приведенную ранее формулу, производим разложение по переменным, где — число адресных входов МП. Оставшиеся 2 функций переменных реализуем, используя ПЗУ, после чего подключаем выходы ПЗУ к входам данных МП в соответствии с формулой разложения заданной функции. При этом, дизъюнктивные члены разложения будут иметь вид (см. п. 11.4):

Пример реализации функции 8 переменных с использованием ПЗУ на 4 выхода приведен на рис. 11.44. Заметим, что если вместо с пользовать оперативное запоминающее устройство, то описанная схема становится универсальной, способной реализовать произвольную функцию без изменения структуры схемы.

Описанный способ позволяет решать задачи синтеза для любых практически встречающихся значений Если же возникнет необходимость реализации более сложных функций, то следует произвести разложение каждой из функций переменных еще по

переменным:

Предложенный способ не требует использования методов минимизации и достаточно удобен для практического применения.