3.2 Grundlegende digitale logische Schaltungen © Béat Hirsbrunner, University of Fribourg, Switzerland 17. Oktober 2007 3.2 Grundlegende digitale logische Schaltungen 3.2.1 Integriete Schaltungen SSI, MSI, LSI, VLSI 3.2.2 Kombinationsschaltungen Multiplexer, Demultiplexer Kodierer, Dekodierer Komparator PLA (Programmierte Logik Arrays – Programmable Logic Arrays) 3.2.3 Arithmetische Schaltungen Schieber Addierer nfnfdnfnfn

3.2.1 Integriete Schaltungen (1) Auch IC (Integrated Circuit) oder Chip genannt Typischerweise ein Stück Silikon (1*1 cm) Beispiel eines Chip mit vier Gates und 14 Pins nfnfdnfnfn

3.2.1 Integriete Schaltungen (2) 4 Klassen von Chips (je nach Anzahl von Gates) SSI-Schaltung (Small Scale Integrated): 1 bis 10 Gates MSI-Schaltungen (Medium Scale Integrated): 10 bis 100 Gates LSI-Schaltungen (Large Scale Integrated): 100 bis 100’000 Gates VLSI-Schaltungen (Very Large Scale Integrated): > 100’000 Gates Pins Jeder Pin passt zum Eingang- oder Ausgang eines Gates auf dem Chip oder zum Strom bzw. Zur Masse Uebliche Anzahl von Pins: 14, 16, 18, 20, 22, 24, 28, 40, 64, 68 (und bald 128, …) Die Pins sind auf 2 oder 4 Seiten des Chips angeordnet (oder an der Unterseite) nfnfdnfnfn

3.2.2 Kombinationsschaltungen (1) n-Multiplexer Definition. Schaltung mit : - 2n Dateneingänge - n Steuereingänge - 1 Datenausgang Eigenschaft. Jede Wahrheits- tabelle mit n Variablen kann mit einem n-Multiplexer dargestellt werden: jeder Eingang Di wird entweder mit Masse (logische 0) oder mit Vcc (logische 1) verdrahtet. nfnfdnfnfn

3.2.2 Kombinationsschaltungen (2) Beispiel: die Mehrheitsfunktion (cf. Fig. 3.3) jeder Eingang Di wird entweder mit Masse (logische 0) oder mit Vcc (logische 1) verdrahtet. nfnfdnfnfn

3.2.2 Kombinationsschaltungen (3) Demultiplexer 1 Eingangssignal, n Steuerleitungen, 2n Ausgangsleitungen Ausgang k wird gewählt wenn der binärwert der Steuerleitungen k beträgt Dekodierer n Eingangssignale, 2n Ausgangsleitungen Ausgang k wird gewählt wenn der binärwert der Eingangssignale k beträgt (cf. Fig. 3.13) Komparator 2n Eingangssignale, 1 Ausgangssignal Ausgangssignal = 1 falls alle n Eingangssignale paarweise identisch sind (cf. Fig. 3.14) Programmierte Logik-Arrays (Programmable Logik Array, PLA) … (cf. Fig. 3.15) nfnfdnfnfn

Dekodierer nfnfdnfnfn

Komparator nfnfdnfnfn

Programmierte Logik-Array (PLA) nfnfdnfnfn

3.2.3 Arithmetische Schaltungen (1) Schieber Verschiebung eines bits nach rechts (c=1) oder nach links (c=0) nfnfdnfnfn

3.2.3 Arithmetische Schaltungen (2) 1-Bit Addierer (Halbaddierer) Nur geeignet für eine einzige 1-Bit Addition nfnfdnfnfn

3.2.3 Arithmetische Schaltungen (3) 1-Bit Addierer (Voll Addierer) Geeignet für eine Reihe von 1-Bit Additionen nfnfdnfnfn