Логические элементы

Август 30, 2022

Главная
Математика
Логические элементы

Содержание

2. Транзистор — основа устройства компьютера Число транзисторов в процессорах Intel Pentium II: 7 млн. ARM Cortex
3. Цепь с выключателем Выключатель разомкнут: тока нет лампа не горит Vout +1,5 В Выключатель замкнут: ток
4. МОП-транзистор МОП (MOS) = Металл-окисел-полупроводник (Metal Oxide Semiconductor) два типа: N-канальные и P-канальные N-канальный на затворе
5. P-канальный МОП-транзистор P-канальный дополняет N-канальный на затворе положительное напряжение - линия 1-2 разомкнута на затворе 0
6. Vout=+5 Логические вентили Как использовать МОП-транзисторы для реализации логической операци НЕ V +5 GND Vout=+5 V
7. Vout=0 Логические вентили Как использовать МОП-транзисторы для реализации логической операци НЕ V +5 GND Vout=0 V
8. Vout=+5 Логические вентили МОП ИЛИ-НЕ !(aVb) V +5 GND Vout V +5 GND Va Vb
9. Vout=+5 Логические вентили МОП И-НЕ !(a&b) V +5 GND Vout V +5 GND Vb Va
10. Инвертор (НЕ) на технологи КМОП таблица истинности Устраняет проблему тока на землю
11. Вентиль ИЛИ-НЕ !(AVB) Сверху последовательная структура, снизу - параллельная
12. Вентиль ИЛИ ИЛИ-НЕ с инвертером
13. Вентиль И-НЕ (NAND) Сверху параллельная структура снизу - последовательная
14. Вентиль И И-НЕ с инвертером
15. Обозначение вентилей
16. Вентили с несколькими входами
17. Упражнение 1 Реализуем 3-операндный вентиль ИЛИ-НЕ на КМОП
18. Полный набор логических функций Легко видеть (тм), что имеемый набор вентилей позволяет реализовать любую таблицу истинности
19. Упражнение 2 Реализуем следующую таблицу истинности
20. Закон Де-Моргана Вентиль И превращается в ИЛИ инвертированием входов и выходов
21. Итоги МОП-транзисторы реализуют логические функции как переключатели N-канальные: подключаются к земле, запитываются (логической 1) чтобы сбросить
22. Реализация функций на вентилях Рассмотренные примеры реализации логических функций — комбинаторные схемы Комбинаторная логическая схема выход
23. Декодер n входов, 2n выходов для каждого варианта входа один и только один выход принимает 1
24. Мультиплексор (MUX) n-разрядный селектор 2n входов, один выход output equals one of the inputs, depending on
25. Полный сумматор 2-разрядное сложение с переносом, на выходе 1-разрядная сумма и бит переноса.
27. Скачать презентацию

Слайд 2

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

Слайд 3

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

горит
Vout 0 В

Такая цепь практически отражает два состояния

1,5 В

Слайд 4

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

Gate = 1

Gate = 0

вывод 2 подключен
к земле (0 В).

Слайд 5

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

Gate = 1

Gate = 0

Вывод 1 подключен
к питанию +5 В

+5 В

Слайд 6

Vout=+5
Логические вентили
Как использовать МОП-транзисторы для реализации логической операци НЕ
V +5
GND
Vout=+5
V +5
GND
Vin=0

Слайд 7

Vout=0
Логические вентили
Как использовать МОП-транзисторы для реализации логической операци НЕ
V +5
GND
Vout=0
V +5
GND
Vin=5

Слайд 8

Vout=+5
Логические вентили МОП
ИЛИ-НЕ !(aVb)
V +5
GND
Vout
V +5
GND
Va
Vb

Слайд 9

Vout=+5
Логические вентили МОП
И-НЕ !(a&b)
V +5
GND
Vout
V +5
GND
Vb
Va

Слайд 10

Инвертор (НЕ) на технологи КМОП
таблица
истинности
Устраняет проблему тока на землю

Слайд 11

Вентиль ИЛИ-НЕ !(AVB)
Сверху последовательная структура,
снизу - параллельная

Слайд 12

Вентиль ИЛИ
ИЛИ-НЕ с инвертером

Слайд 13

Вентиль И-НЕ (NAND)
Сверху параллельная структура
снизу - последовательная

Слайд 14

Вентиль И
И-НЕ с инвертером

Слайд 15

Обозначение вентилей

Слайд 16

Вентили с несколькими входами

Слайд 17

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

Слайд 18

Полный набор логических функций
Легко видеть (тм), что имеемый набор вентилей позволяет

реализовать любую таблицу истинности

!A & B & !C V A & !B & C

Слайд 19

Упражнение 2
Реализуем следующую таблицу истинности

Слайд 20

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

Слайд 21

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.

Слайд 22

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

Слайд 23

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

выход принимает 1

2-разрядный
декодер

Слайд 24

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

inputs, depending on selector

4-to-1 MUX

Слайд 25

Логические элементы

Содержание

Транзистор — основа устройства компьютераЧисло транзисторов в процессорахIntel Pentium II: 7

Цепь с выключателемВыключатель разомкнут:тока нетлампа не горитVout +1,5 ВВыключатель замкнут:ток идётлампа

МОП-транзисторМОП (MOS) = Металл-окисел-полупроводник (Metal Oxide Semiconductor)два типа: N-канальные и P-канальныеN-канальныйна

P-канальный МОП-транзисторP-канальный дополняет N-канальныйна затворе положительное напряжение - линия 1-2 разомкнутана

Vout=+5Логические вентилиКак использовать МОП-транзисторы для реализации логической операци НЕV +5GNDVout=+5V +5GNDVin=0

Vout=0Логические вентилиКак использовать МОП-транзисторы для реализации логической операци НЕV +5GNDVout=0V +5GNDVin=5

Vout=+5Логические вентили МОПИЛИ-НЕ !(aVb)V +5GNDVoutV +5GNDVaVb

Vout=+5Логические вентили МОПИ-НЕ !(a&b)V +5GNDVoutV +5GNDVbVa

Инвертор (НЕ) на технологи КМОПтаблицаистинностиУстраняет проблему тока на землю

Вентиль ИЛИ-НЕ !(AVB)Сверху последовательная структура, снизу - параллельная

Вентиль ИЛИИЛИ-НЕ с инвертером

Вентиль И-НЕ (NAND)Сверху параллельная структура снизу - последовательная

Вентиль ИИ-НЕ с инвертером

Обозначение вентилей

Вентили с несколькими входами

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

Полный набор логических функцийЛегко видеть (тм), что имеемый набор вентилей позволяет

Упражнение 2Реализуем следующую таблицу истинности

Закон Де-МорганаВентиль И превращается в ИЛИ инвертированием входов и выходов

ИтогиМОП-транзисторы реализуют логические функции как переключатели N-канальные: подключаются к земле, запитываются

Реализация функций на вентиляхРассмотренные примеры реализации логических функций — комбинаторные схемыКомбинаторная

Декодерn входов, 2n выходовдля каждого варианта входа один и только один

Мультиплексор (MUX)n-разрядный селектор 2n входов, один выходoutput equals one of the

Полный сумматор2-разрядное сложение с переносом, на выходе 1-разрядная сумма и бит переноса.

Похожие презентации