Цифровые автоматы с настройкой функций элементов

Использование МФЭ, объединенных жесткой схемой связи для построения ЦА, позволяет управлять функциями автомата путем изменения кодов операций элементов.

Общая структура ЦА с настройкой функций элементов приведена на рис.1.9,а. Ячейки ЭП₁-ЭП_N предназначена для хранения кодов настройки.

Примеры реализации с использованием рассмотренного ранее МЭФ (рис.1.9,б) приведены на рис.1.9,б,в. Нетрудно убедиться, что в этих схемах

Z₇=X₁+X₂-X₃;

Z₈=X₁-X₂-X₃.

По такому принципу строятся однородные структуры, в которых МФЭ размещаются в узлах двумерной или многомерной матричной схемы связей. Это направление построения ЦА в настоящее время быстро развивается.

а)

б)

в)

Рис.1.9 (а. б. в.)

На рис.1.10 приведена структура ЦА с комбинированной настройкой, который выполняет функции запоминающего устройства (ЗУ). Ячейки памяти ЯП₁, ...,ЯП_N предназначены для хранения m-разрядных кодов. Емкость ЗУ равна

W=N × m бит.

В построенных запоминающих устройствах (ПЗУ) возможно только считывание предварительно записанных в ячейках памяти кодов. Каждой ячейке соответствует адрес А.

Рис.1.10

При подаче адреса i-й ячейки памяти А_i к выходу Q устройства схема выборки подключает выход Q_i ячейки при наличии сигнала „Чт.ЗУ“. Информация может быть записана или при изготовлении ПЗУ, или пользователем.

В оперативных запоминающих устройствах (ОЗУ) по сигналу „Зп.ЗУ“ происходит запись кода со входа D в выбранную ячейку памяти, а по сигналу „Чп.ЗУ“- считывание кода на выход Q. В БИС ЗУ для сокращения числа выводов линии входных данных D и выходных Q часто совмещаются и используются двунаправленный линии. Линии, отсутствующие в ПЗУ, на схеме показаны пунктиром.

БИС ЗУ являются самыми массовыми микросхемами, имеют малую стоимость и большую емкость W=2⁸¸2²⁰ бит. БИС памяти легко объединяется для построения ЗУ произвольной емкости и разрядности.

Рассмотренные способы настройки и управления БИС могут быть использованы и при построении ЦА на микросхемах малой и средней степени интеграции путем установки перемычек или переключателей.

Несмотря на то, что ИС с настройкой имеют высокую степень интеграции, использовать удается только часть элементов, так как трудно схему ЦА разбить на функционально законченные узлы с ограниченным числом входов и выходов. Особенно трудно это сделать при увеличени числа входов ЦА. Таким образом, построить ЦА с непрерывно усложняющимися функциями управления и обработки информации при приемлемых затратах схемная реализация не позволяет. Эта задача становится разрешимой только при использовании принципа управления последовательностью операций.