FC
Tema 3: CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN:
ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES
Contenido* Puertas y circuitos de conmutación. Puertas lógicas integradas: tipos y parámetros de conmutación.
* Análisis lógico de circuitos combinacionales.
* Objetivos y conceptos básicos en el diseño de circuitos de conmutación.
* Pasos en el proceso de diseño. Obtención de tablas de verdad a partir de otras descripciones. * Realizaciones en dos niveles. Método de reducción mediante el mapa de Karnaugh.
* Funciones incompletamente especificadas.
Bibliografía
- M. Morris Mano y Charles R. Kime: Caps. 2 y 3 - V. P. Nelson et al: Caps. 2 y 3
- C.H. Roth: Caps 5, 6, 7, 8 - J. Wakerly: Caps. 3 y 4
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Puertas y Circuitos de conmutación
∗ PUERTAS (gates): Circuitos electrónicos que hacen una operación simple INVersor (NOT); AND; OR; XOR; NAND; NOR
∗ CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN: Circuitos formados por puertas y conexiones. Las salidas son funciones de las entradas:
En los próximos temas nos centramos en los circuitos combinacionales COMBINACIONALES (sin memoria) SECUENCIALES (con memoria)
a b F = a · b G = a + b S R q q q, q = función (S, R, historia pasada) F, G = función (a, b)
>1
>1 >1
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Tecnologías electrónicas
∗ El componente electrónico básico es el transistor. Hay diferentes tecnologías para fabricar transistores y, para cada tipo, diferentes formas de hacer puertas.
∗
Familia lógica:
Conjunto de puertas con una determinada tecnología, que hace quelos parámetros eléctrico-temporales de todas las puertas sean similares. Dentro de una familia, hay subfamilias.
Grupo III - V Ge Si MOSFET BJT pMOS nMOS CMOS TTL estándar S LS ... Grupo IV GaAs ECL
{ {
{
{
{
BiCMOSBJT:Bipolar Junction Transistor TTL: Transistor Transistor Logic
S: Shottky (speed)
LS: Low power, Shottky
ECL: Emitter Coupled Logic
MOSFET: Metal-Oxide-Semiconduc-tor Field-Effect TransisMetal-Oxide-Semiconduc-tor
CMOS: Complementary MOS
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Encapsulados de Circuitos Integrados
1 1 2 3 23... 7 14 ... 9 8 DIP o SOIC 2 3 4 5 6 7 1 13 12 11 10 9 8 14 Muesca Identificador pin 1 T i p o Chip Encapsulado de plástico
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6 bits Flash A/D Converter [Weste]
Cable
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[Hennessy & Patterson] Obleas de 6 pulgadas
246 dados de 0.86 x 0.6 cm2 Cypress CI7C601
80 dados de 1.6 x 1.0 cm2 Intel 80486
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Microfotografía del primer circuito integrado comercial
Un biestable con 4 transistores y 2 resistencias
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Procesador MIPS 4000 con 1.3Mtransistores Dado de 1.5 x 1.1 cm2
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Númer o de terminales I/O Longitud de puerta (nm) Número de Transistores por chip (x106) ´ Ár ea del chip (mm 2 ) ASIC Microprocesador Microprocesador ASICEvolución de los Circuitos Integrados
200 400 600 800 1000 1200 1600 1400 1000 2000 3000 4000 6000 5000 200 400 600 800 1000 1400 1200 0 50 100 150 200 250 300 400 350
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Términos por la densidad de integración
∗ SSI (Small-Scale Integration)
∗∗ ~ 10 puertas
∗∗ Ejemplos: Puerta integradas (ver página siguiente) ∗ MSI (Medium-Scale Integration)
∗∗ ~ 100 puertas
∗∗ Ejemplos: Subsistemas integrados: multiplexores, decodificadores, contadores, registros, PLDs simples ∗ LSI (Large-Scale Integration)
∗∗ ~ 104 transistores (miles de puertas)
∗∗ Ejemplos: Primeros microprocesadores, Memorias RAM/ROM de gran capacidad, PLDs (Programmable
Logic Devices) y FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays)
∗ VLSI (Very Large-Scale Integration)/ULSI (Ultra Large-Scale Integration)
∗∗ > 104 puertas
∗∗ Ejemplos: Los actuales microprocesadores, memorias, SOCs (Systems On Chip), ASICs (Applied Specific
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Representación lógica de los Circuitos Integrados:
ECL
CMOS
serie 40xx
10107 (3xXOR/NOR) 10102 (4xNOR-2) 4002 (2xNOR-4) 4050 (6xBuffer)Información
en hojas de
características
Alimentación:
Vcc[1/2], Vdd GND, VEE, VSS 8 9 10 11 12 13 14 7 6 5 4 3 2 1 + 5V GND Tipo 7404 (6xINV) 8 9 10 11 12 13 14 7 6 5 4 3 2 1 + 5V GND Tipo 7400 (4xNAND2) & & & &TTL
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Parámetros de conmutación
∗ Niveles lógicos H y L. Márgenes de ruido
∗ Lógica positiva y negativa
∗ Tiempos: 1/de propagación o retraso/retardo y 2/ de transición
∗ Fan-out y Fan-in
∗ Potencia consumida
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Niveles de tensión
x z x z 0 1 1 0 Comportamiento lógicoComportamiento temporal (x atípica)
x z 5 volt 0 volt L H
Característica de transferencia (Vx cuasiestática) Vz (Vout) Vx (Vin) L H Vin 0 Vcc Vout 0 Vcc L H VILmáx VOLmáx VIHmín VOHmín VHtíp VLtíp Compatibilidad In/Out
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Márgenes de ruido
Vin
0
Vcc
Vout
0
Vcc
VI
LmáxVO
LmáxVI
HmínVO
HmínVH
típVL
típNMH: Noise Margin H
NML: Noise Margin L
Valores en tipo 74LSxxVI
Hmín= 2 V
VI
Lmáx= 0.8 V
VO
Hmín= 2.4 V
VI
Lmáx= 0.4 V
MNH = 0.4 V MNL = 0.4 VFC
Lógicas positiva y negativa
?
a
b z
Comportamiento observado en laboratorio
¿Qué puerta es?
a b z L L L L H L H L L H H H a b z 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 a b z 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 Lógica Negativa H=0 y L=1 a b z 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Lógica Positiva H=1 y L=0 AND OR & >1
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Tiempos de transición y de propagación o retraso/retardo
t
rt
f 90% 10% 100%Transiciones en
una señal
tr o tLH: Tiempo de subida (rise) o de L hacia H
tf o tHL: Tiempo de bajada (fall) o de H hacia L
Propagación por una puerta
t
PHLt
PLH5 0%
in out
tPxx: Es el tiempo de Propagación o de retraso (delay: td, δ, Δ, etc.) Valores en tipo 74LSxx: tPLH: 11 ns (típico) y 22 ns (máximo)
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Fan-out y Fan-in
Fan-out: Carga (máxima) a la salida de una puerta. Suele darse en número de conexiones.
... 1 2 3 nmáx Si se necesitan más conexiones hay que usar Buffers
Fan-in: Número (máximo) de entradas a una puerta.
Si se necesitan más entradas hay que hacer un circuito 1
2 3 nmáx
que funcione “asociando” la función de la puerta
1 2 3 ∗ ••• ••• ••• ∗ ∗ ∗ •••
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Potencia consumida
∗ CONSUMO DE POTENCIA: Gasto energético al operar. Se disipa en forma de calor.
∗∗ Dinámica, Pdynamic: Consumo cuando a, b, z conmutan (actividad de conmutación). ∗ El consumo de potencia disminuye al bajar Vcc y la actividad de conmutación
(menor frecuencia).
∗ El consumo de potencia es uno de los más graves problemas de los circuitos integrados VLSI/ULSI. Vcc Vcc GND Icc P = Vcc · Icc a b z ∗ COMPONENTES DE POTENCIA:
∗∗ Estática, Pstatic: Consumo cuando a, b, z son constantes
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Comparación cualitativa de las familias
Parámetro TTL ECL CMOS
Inmunidad al ruido Media-baja Muy baja Muy alta
Velocidad Alta Muy alta Media-alta
Densidad de integración Media Muy baja Muy alta
Consumo de potencia Medio Muy alto Muy bajo
Presencia actual Bajando; aún es apreciable en SSI/MSI Sólo en apli-caciones muy específicas Muy alta en VLSI/ULSI
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Tipos de salida
ESTÁNDAR: No interconectar salidas entre sí
ALTA IMPEDANCIA, HI: (High Impedance)
Similar a un
Salida triestado (tristate): 0, 1 y HI
••• En a b z En 1 z(a, b,...) = 0 o 1 0 z HI
Símbolo
Funcionalidad
interruptor
eléctrico
0 1 0 1 1 0 1 HI 0Uso
E1 E2 E3 z E1 E2 E3 z z1 z2 z3 1 0 0 z1 0 1 0 z2 0 0 1 z3 0 0 0 HIFC
Estándar 91-1984
Entradas Salidas Símbolo dispositivo ** ** ** ** * Califica terminal Flujo por defecto1 a z = a 1 a z = a 1 a z = a 1 a z = a a 1 z = a a b z = a · b & a b z = a · b & a b z = a + b >1 a b z = a + b >1 a b z = a ⊕ b =1 a b z = a ⊕ b =1 & >1 a b c d z = a · b + c · d & >1 a b c d z = a · b + c + d General Ejemplos
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Tema 3: CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN:
ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES
Contenido* Puertas y circuitos de conmutación. Puertas lógicas integradas: tipos y parámetros de conmutación.
* Análisis lógico de circuitos combinacionales.
* Objetivos y conceptos básicos en el diseño de circuitos de conmutación.
* Pasos en el proceso de diseño. Obtención de tablas de verdad a partir de otras descripciones. * Realizaciones en dos niveles. Método de reducción mediante el mapa de Karnaugh.
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Análisis de circuitos combinacionales
* Tipos de análisis:
** Lógico: Debe dar una expresión algebraica, un mapa o una tabla y, en algunos casos, una descripción verbal.
Se realiza avanzando de entrada hacia salida con tablas o/y expresiones (otras formas: de salida hacia entrada; por razonamiento lógico)
** Temporal: Debe dar un cronograma (dibujo en el tiempo) de entradas y salidas. Se realiza avanzando de entrada hacia salida por niveles de puertas Cada puerta usa un modelo de retraso: ideal, unitario, etc.
** Coste: número de niveles, de puertas y de conexiones
Estructura
(circuito)
Funcionalidad
(operación)
Análisis
Diseño
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Ejemplos de analísis lógicos
Baena 3-7a
& > 1 1 x z y & & > 1 fPara describir verbalmente:
A B C D & =1 & =1 ai bi ci >1 ci+1 Si SHA cHA Ej. 2 Ej. 1 & & & & a b F
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Modelos de retraso
& Real & ΔModelo simple usual (Back-End)
Ideal
Modelo ideal: Δ = 0 Modelo unitario: Δ = 1 Nudointerno
Nudointerno no observable a b c z z a b c a = 1, y b c Nudointerno = zideal
z
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Ejemplos de análisis temporal
Analice temporalmente el circuito de la figura, para los modelos ideal y de retraso unita-rio, cuando las excitaciones de entrada son:
a/ b = 1; c = 0; y a una señal cuadrada b/ b = 0; c = 1; y a una señal cuadrada c/ b = 1; c = 1; y a una señal cuadrada
& & 1 a b c z
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Tema 3: CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN:
ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES
Contenido* Puertas y circuitos de conmutación. Puertas lógicas integradas: tipos y parámetros de conmutación. * Análisis lógico de circuitos combinacionales.
* Objetivos y conceptos básicos en el diseño de circuitos de conmutación.
* Pasos en el proceso de diseño. Obtención de tablas de verdad a partir de otras
descripciones.
* Realizaciones en dos niveles. Método de reducción mediante el mapa de Karnaugh. * Funciones incompletamente especificadas.
Bibliografía
M. Morris Mano y Charles R. Kime: Caps. 2 y 3; P. Nelson et al: Caps. 2 y 3; C.H. Roth: Caps 5, 6, 7, 8; J. Wakerly: Caps. 3 y 4; C. Baena et al: Caps. 3y 4
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OBJETIVOS Y CONCEPTOS BÁSICOS EN EL DISEÑO DE C.C.
Diseño o síntesis
: Dada la D
ESCRIPCIÓN FUNCIONAL, obtener el C
IRCUITOObjetivos
:
• Encontrar un proceso de diseño válido para cualquier función combinacional • El circuito debe ser ÓPTIMO frente a algún criterio de diseño
• El proceso debe ser lo más sistemático posible
Criterios de diseño
:
Son posibles muchos criterios realistas (reducir retraso o consumo, o aumentar la testabilidad o robustez o fiabilidad,...) pero aquí adoptamos el siguienteCriterio de coste:
1. Reducir el número de puertas 2. Reducir el número de conexiones
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Restricciones y Redefinición del Criterio de coste
Restricciones:
• Independencia de tecnologías, empaquetados o librerías de celdas • Disponibles las entradas en doble rail (x, x)
• No se consideran limitaciones de fan-in ni de fan-out
• Circuitos en dos niveles de puertas: AND-OR y OR-AND
Redefinición del Criterio de coste:
1. Reducir el número de puertas ⇒ Menor número de términos-P (Expresiones sp) Menor número de términos-S (Expresiones ps) 2. Reducir el número de conexiones ⇒ Menor número de literales
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PROCESO DE DISEÑO: Pasos en el proceso de diseño
1. De la primera descripción, obtener alguna descripción formal
2. De la descripción formal, obtener la descripción formal adecuada al
procedimiento que se va a usar:
• Mapas de Karnaugh
• Σ(mi) o Π(Mi) para Quine-McCluskey • Otros (Εsp/Εps para Tysson, etc.)
3. Aplicar el procedimiento y obtener la Ε
sp (Εps) óptima4. Implementar el circuito AND-OR (OR-AND)
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Obtención de tablas de verdad a partir de otras descripciones
Guías para obtener la primera descripción formal:
• Determinar las variables (booleanas) de entrada y especificar el significado de sus valores 0 y 1
• Igual, para las variables (booleanas) de salida
• Obtener alguna descripción formal. Para ello elegir la más adecuada a la descripción del enunciado
• De esa descripción, obtener el mapa de Karnaugh (o, si se usa otro método, la descripción formal correspondiente)
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Ejemplo 1
Una información de 3 bits debe ser enviada mediante mensajes con paridad par. Obtenga la función que genera el bit de paridad par.
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Ejemplo 2
Se reciben grupos de 4 bits que corresponden a un mensaje con paridad par. Determine la función “E”, la cual indica si el mensaje es erróneo.
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Ejemplo 3
Un producto viene en cajas con 4 paquetes, con 3 unidades cada uno de ellos.
Determine la función lógica que indique el número mínimo de paquetes a abrir ante una solicitud de N unidades (0 < N < 12).
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Ejemplo 4
Ana ve la televisión (TV) los días festivos, si es antes de las 11 de la noche y no es un reality show. También la ve los días laborables si ha terminado sus deberes, pero nunca desde las 11 de la noche en adelante. Determine una función que indique cuándo Ana ve la TV.
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Tema 3: CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN:
ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINACIONALES
Contenido* Puertas y circuitos de conmutación. Puertas lógicas integradas: tipos y parámetros de conmutación. * Análisis lógico de circuitos combinacionales.
* Objetivos y conceptos básicos en el diseño de circuitos de conmutación.
* Pasos en el proceso de diseño. Obtención de tablas de verdad a partir de otras descripciones.
* Realizaciones en dos niveles. Reducción mediante el mapa de Karnaugh.
* Funciones incompletamente especificadas.
Bibliografía
M. Morris Mano y Charles R. Kime: Caps. 2 y 3; P. Nelson et al: Caps. 2 y 3; C.H. Roth: Caps 5, 6, 7, 8; J. Wakerly: Caps. 3 y 4; C. Baena et al: Caps. 3y 4
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REALIZACIONES EN DOS NIVELES
IMPLICANTES/IMPLICADAS
IMPLICACIÓN/CUBRIMIENTO: Para dos funciones F y G de las mismas variables,
G implica a F si y sólo si todos los 1’s de G son también 1’s de F
• O sea, “G(x) ⊆ F(x)” ⇔ “∀x/ G(x) = 1 ⇒ F(x) = 1” • También se dice que F cubre a G o que G está cubierta por F
• Ejemplos: 00 01 11 10 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 F 00 01 11 10 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 G cab cab 00 01 11 10 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 H ab c G ⊆ F H ⊆ F
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• ¿Y lo dual?: “Todos los 0’s de G* son también 0’s de F*”,
¿dedicamos otra definición a este caso, como “G* 0-implica a F*” ( G* ⊆0 F*)? • No vamos a hacer el desarrollo dual (implica ≡ ⊆1 y 0-implica ≡ ⊆0) por ser
innecesariamente complejo, aunque perderemos algo de rigor (ver abajo).
• En adelante sólo usaremos la definición de implicación dada (implica ≡ ⊆ ≡ ⊆1)
Para funciones completamente especificadas, si una función F1 implica a otra F2, entonces es totalmente correcto decir, o bien que F2
0-implica a F1, o bien que F2 está implicada por F1 -esto es, que “todos los 0’s de F2 son también 0’s de F1”. En el ejemplo de las funciones anteriores se observa que G implica a F [esto es F está implicada por G] y que F 0-implica a G:
Completamente especificadas: “ G ⊆1F” ⇒ “F ⊆0 G”
El siguiente ejemplo muestra que eso no es correcto para funciones incompletamente especificadas:
00 01 11 10 0 1 0 d d 1 0 d 1 0 F3 ab c 00 01 11 10 0 1 d d 0 1 0 1 1 0 F4 ab c F3 ⊆ F4 F4 ⊆0F3 Incompletamente especificadas: “ G ⊆1F” ⇒ “F ⊆0 G”
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Definiciones básicas para una función F
Implicada, I
0I0 es una implicada de F si y sólo si: 1) I es un término suma
2) I está implicada por F, F ⊆ I
Implicante, I
I es una implicante de F si y sólo si: 1) I es un término producto 2) I implica a F, I ⊆ F
EJEMPLOS para la función H(abcd):
00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 H 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b·c·d 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 a + c b·c·d es Implicante de H a + c es Implicada de H Ejercicio. Verifique que las siguientes expresiones no son ni implicantes ni implicadas de H:
FC
Orden de las Implicantes (igual para
implicadas
)
• Adyacencia: 2 mintérminos adyacentes forman una Implicante-orden1; 2 Implicantes-orden1 adyacentes forman una Implicante-orden2; y así sucesivamente.
• k → Orden Número de 1’s que cubren Nº de literales F de n vbles. Ejemplos 5 vbles. Implicante Cuántas hay:
0 (mintérminos) 1 = 20 n a·b·c·d·e 32 1 2 = 21 n - 1 a·b·d·e 80 2 4 = 22 n - 2 a·b·e 80 3 8 = 23 n - 3 b·e 40 4 16 = 24 n - 4 b 10 5 32 = 25 n - 5 1 1 k 2k n - k
FC
Ejemplos de (Implicantes e implicadas)
00 01 11 10 ab c 0 1 00 01 11 10 ab c 0 1 00 01 11 10 ab c 0 1 a+b+c a·b·c a a a·c a+c a·b a+b b·c b+c c c b b
Los mapas de 4 variables contienen varios mapas de 3
00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10
FC
00 01 11 10 cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 abFC
00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100FC
00 01 11 10 ab cde 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 11 10 000 001 011 010 110 111 101 100FC
...y más definiciones de implicantes
* Implicante prima de F, IP:
Es una Implicante de F que no está cubierta por ninguna otra Implicante de F
* Mintérmino distinguido de F:
Un mintérmino de F es distinguido si sólo es cubierto por una sola Implicante Prima
* Implicante prima esencial de F:
Una IP de F es esencial si cubre a algún mintérmino distinguido
00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 F 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 F a·b·d es I, pero no IP: a·b·d ⊆ a·b 1 : mint. distinguido IPs esenciales
FC
Expresión suma de productos óptima
TEOREMA:
La expresión suma de producto óptima de una función F se obtiene sumando-OR un conjunto de implicantes primas (IPs) de F de forma que:
1. Contenga al menor número de IPs que cubran completamente a F 2. Contengan el menor número de literales
PROPIEDADES
* Todas las IPs esenciales están en la expresión suma de producto óptima
FC
Expresión producto de sumas óptima
* Es una extensión dual de lo referido para la suma de productos: 1
↔
0; sumas↔
productosImplicante
↔
Implicada [informalmente, implicantes de 0’s]* Los otros conceptos son comunes: agrupaciones de celdas, IP esencial, expresión mínima,...
Expresión óptima
FC
Procedimiento mediante mapas de Karnaugh
* Sobre el mapa-K, seleccionar todas las IP’s esenciales
* Seleccionar el menor número de IP’s para cubrir la función, eligiendo para ello las de mayor orden
* Escribir la expresión sp resultante
∗∗∗∗∗ No dibujar todas las IP’s, sino sólo las que se necesiten
* Ejemplo: F = Σ (0, 2, 3, 4, 5, 10, 11, 13, 14, 15) 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 F 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 F
1º
2º
3º
F = a·c + b·c + a·c·d + b·c·dFC
Realizaciones dos niveles
∗ Las realizaciones en 2 niveles tienen muchas estructuras distintas. Las básicas son: 1. Cubriendo los 1’s de F: F = Fsp = P1 + P2 + P3 + ... ; con Pn = x · y · ...
Estructuras AND-OR; NAND-NAND; AND-wiredOR
2. Cubriendo los 0’s de F: F = Fps = S1 · S2 · S3 · ... ; con Sn = x + y + ... Estructuras OR-AND; NOR-NOR; OR-wiredAND
∗ Siendo G = F (los 1’s de G son los 0’s de F y los 0’s de G son los 1’s de F): 3. Obteniendo Gsp (cubrir los 0’s de F como si fueran implicantes de 1’s):
F = NOT (G) ⇒ Estructuras AND-OR-INV (AOI), AND-NOR, NAND-AND 4. Obteniendo Gps (cubrir los 1’s de Fcomo si fueran implicadas -implicantes de 0’s-):
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FUNCIONES INCOMPLETAMENTE ESPECIFICADAS
∗ Las celdas Φ se usan como más conviene:
∗∗ Se incluyen para formar las agrupaciones de mayor orden (≡ con más celdas) ∗∗ No hay que cubrirlas (aunque puede hacerse)
∗ Ejemplo: F = Σ (1, 13, 14, 15) + d(5, 8, 12) 00 01 11 10 ab cd 00 01 11 10 0 0 - -1 - 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 F
Fsp = a·b + a·c·d ⇒ 5 y 12 se hacen 1
Fps = (a+c)·(c+d)·(a+b) ⇒ 8 y 12 se hacen 0
FC
CUESTIONES FINALES
Realización de funciones de múltiples salidas* Las funciones de múltiple salida dependen de las mismas variables. Los circuitos tienen varias
1.- Cada función se optimiza por separado
2.- Si resultan implicantes comunes, hay que compartirlas
...
... ...
... ...
salidas que dependen de las mismas entradas.
⇒ Se ahorran puertas compartiendo implicantes
** ¿Qué hacer? Usaremos el método aproximado siguiente:
... 00 01 11 10 F ab c 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 00 01 11 10 G ab c 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 F G b c a a >1 & >1
FC
Eliminación de las restricciones de único rail, fan-in y fan-out
∗ Siempre se obtiene la forma sp/ps mínima y se corrige sobre ese circuito
Único rail:
Se usa un INV para x
x x x
Fan-in limitado Fan-out limitado
Se usan buffers Se asocian puertas para formar
una del mismo tipo lógico:
Asociativas (AND, OR):
...
No-asociativas (NAND, NOR): Hay que formar el circuito en
cada caso
& &
FC
Realizaciones con Circuitos Integrados SSI/MSI
∗ Los circuitos integrados comerciales SSI/MSI tienen varias puertas del mismo tipo: Por ejemplo: el CI 74’00 tiene 4 puertas NAND de 2 entradas
∗ Si, p. ej. sólo se utilizan dos NAND-2, sobrarán otras dos puertas (el 50% del CI)
∗∗ Hay que buscar reutilizar las puertas de los CI’s, esto es, hacer el mayor número de operaciones con las puertas de los CI’s que se hayan utilizado ya
Ejemplo: En único rail F = a·b + a·c a b c 1 F & & & & ¼ 7400 ¼ 7400 ¼ 7400 ¼ 7400 Sólo un 7400
FC
Otras formas de obtener las expresiones óptimas
∗ Los mapas-K sólo son útiles para hacer a mano funciones de pocas variables (<6) ∗ Las formas sp/ps se pueden obtener mediante otros procedimientos como:
1.- Método Tabular o de Quine-McCluskey 2.- Método de Tisson o basado en el consenso
∗ Otras formas en dos niveles universales, como la de Reed-Muller para AND-XOR ∗ Son muy importantes las formas multiniveles (más de 2 niveles):
∗∗ Formas suma de productos de sumas [de productos de sumas de...]
∗∗ Formas productos de sumas de productos [de sumas de productos de...] ∗∗ Con sólo NAND (o sólo NOR), incluso con fan-in limitado