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  • 2017.0310.数字电路与系统-数据选择器分配器的理解

    数据选择器

    1.依照定义,数据选择器的核心在于选择二字上,要从一组输入信号中选择一个信号输出。相当于多路到一路的开关,多路提供的是数据,可以假定输入的是D0~D7,八个数据,至于开关会打到哪个输入端上导致那一路数据输出,是有专门的控制端的。从另一个角度来说,在光纤通信中相当于复接器,将多路低速的信号转变为一路高速的信号,怎么理解从低速到高速?这对于光纤传输确实是有效的,至少节省传输通路。

    2.以视频的讲解来看,将多路低速数据变为一路高速数据就是在一段时间内,集中了多路数据中的所有数据。具体怎么将多路并联数据集成一路串联数据?在一路高速数据的某一个时间段内,将时间段分成n个小段,每一小段时间都对应相应的低速数据信号,这样一来一路高速数据信号可以表征多路低速信号。简单点讲,一路多速数据在单位时间内体现八位数据(假定输入的是D0~D7),而低速数据在单位时间内只体现一路数据。从字面粗浅地理解来看,一路单位时间传送八位信号,而多路的输入单位时间只传输一位信号,明显一路的传输速度是快的,而D0~D7传输速度是慢的,速度体现在单位时间能够传输数据的数目上。

    从后面的讲解看,数据选择器是实现了逻辑函数表达式,单刀多掷开关在控制端的指挥下,将多路信号整合在了一起(多个变量相与,再进行下一步运算)

    多路数据选择器的基本思想就是,将多路信号整合到一路信号上,但是怎么整合需要有控制端,控制端能控制的选择的数目必须包含所有的输入端的数目,如果假定的输入端数目是D0~D7,八个端口,那么控制端必须是3位二进制。

    3.双四选一的74153数据选择器,它实际上是共用了两个地址端(也就是控制端)。我可以理解为两个四选一数据选择器集合在一起,“双”代表有两个四选一数据选择器。从这里开始讲解实际的数据选择器模块。

    双四选一74153数据选择器数据输入端哪一个被送出去,是由地址端决定的,同时在逻辑图中配备有一个使能端EN,这个使能端决定了数据选择器输出还是不输出,enable。四选一数据选择器的最后一级门电路是与或门,这关系到逻辑函数表达式的最终表达形式。

    双四选一74153数据选择器是将两个四选一数据选择器集成起来,只是共用了两个地址端,其余的三个数据端和一个使能端都是各自配有的。要注意这里的使能端是反变量表示的,当使能端输入为1的时候,经过非运算,在与或门的输入端输入了0,这样就封死了数据选择器。只有使能端输入为0时,进过非运算为1,这样在数据选择器的输入端显示为1,也就不影响数据端和地址端的输入,最后两种输入端组合形成逻辑函数表达式。从使能端的表现形式可以得出这样一个结论,当使能端为反变量时,输入0,器件就有效,反之输入1。

    四选一和双四选一数据选择端,导致最后一级门电路为与或门,与门的输入接口为四个,数据输入端输入的挺奇怪,1D0,1D1.......这是为什么?这是我写错了,实际上是双四选一74153数据选择器的一种标记形式,上面的四选一数据选择器四个数据输入端分别为,1D0,1D1,1D2,1D3,下面的四个数据输入端为2D0,2D1,2D2,2D3,这样可以有所区别。如果是四选一数据选择器,那么四个数据输入端就标记为D0,D1,D2,D3。四选一数据输出端的逻辑表达式 Y=(A1'A0')D0+(A1'A0)D1+(A1A0')D2+(A1A0)D3,根据这个表达式我们可以发现很多信合,也能够和之前的描述的数据选择器的功能对应得上,加深对于数据选择器的认识。表达式时与或式,是由四个与项或起来的,由此可见每次输出一个与项,这四个与项恰好是四个数据端各轮流了一次。为什么能够保证四个数据端各出现一次,是由两个地址端对四个数据端进行编码,二位二进制数正好覆盖四种不同的情况,这四个二进制数完全可以用四个最小项来表示。先是使能端为0,保证了数据选择器的正常工作,同时,四个数据端一直是在输入数据的,两个地址端的四种最小项分别对应与或门的四个输入端,四个数据输入端也对应着相应的最小项端口和四个与门的输入端口,这样,每一次地址端的最小项变化,都会保证一个与门输入端口为1,也保证了一个数据输入的输入,其余三个为0.在不同的时间段会有不同的最小项出现,接着对应的数据端就会产生输出,这样就符合数据选择的定义。

    四选一数据选择器按名字来说,最后一级的与或门中的与门有四个输入端,对应着四个数据端,数据端也就是与门的输入端,两者是一个意思。但是每个与门的输入端上都配备有两个地址端,这四对地址端代表着分给四个数据端的二位二进制的四个最小项,当两个地址端输入确定的一对数值时,四个最小项中只有一个为1,也就是说,依照与门的规则,只有那个数据端能够输出,这样就代表着我们从四个数据端选出了一个。

    4.双四选一74153数据选择器,除了共用地址端外,其余的器件都是自己的,我可以理解为两个使能端分别控制着自己的数据选择器么?当一个数据选择器工作时,另一个使能端使得数据选择器停止工作么。

    5.讲完双四选一74153数据选择器,接着将74151数据选择器,是八选一的数据选择器。数据选择器的功能是由地址端来控制开关,决定哪个数据端输出。

    74151八选一数据选择器有八个数据端,那么就必须配备有三个地址端,产生八个最小项用以覆盖所有数据端。这里还有一个要点,每个数据端所携带的地址端的最小项和和数据端的下标是一样的(比如数据端为D6,那么地址端的最小限就是A0A1A2',这代表着最小项是110,根据有权来算,正好是6,这就将数据端和地址端完美匹配。设计非常严谨),其实讲到这里我并没有觉得数据选择器和编码器,译码器有什么直接的联系,只是在这些所有的组合逻辑模块中,最小项始终是一个核心。74151八选一数据选择器不是一个双数据选择器集成而来,是单一的数据选择器,稍有一点改变的是,它添加了一个输出端,存在两个输出端。

    数据选择的核心是,靠地址端的最小项为1,输出相应的数据端。还有一点细节要注意,必须要明确几个地址端之间的大小,这是一个有权的最小项码。

    6.数据选择器的初始功能是进行数据的多选一输出,由地址端控制数据端,反过来思考的话,数据端也能影响地址端,调节确定不同数据端值的大小使得不同的最小项得以保留或取消,这样就形成了逻辑函数所需要的形式。

    7.关于地址端大小的问题,以74151为例,它有三个地址端。我在这里强调下在逻辑图,真值表,逻辑符号三种形式中的表现方式,用A0,A1.A2来表示为地址端很清楚表明三者权位大小,但是用A,B,C表示时,必须明确好三者的权位。

    8.以上讲述的数据端数目和地址端数目完全相同,如果两者不匹配该怎么弄?

    视频以74151数据选择器为例,假定地址端变为4个,那么8个数据端明显不够用,这时联想到双四选一74153数据选择器,共用地址端,但是数据端足足扩大了一倍。思路是这么个思路,但是双四选一74153数据选择器中好像并没有谈到怎么改变上下两个数据选择器的顺序,什么时候选择上面的数据选择器,什么时候选择下面的数据选择器。

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