Программируемые логические матрицы

В формальной логике доказано, что любую функцию, заданную таблицей истинности, можно предста­вить в дизъюнктивной нормальной форме – ДНФ (в виде дизъюнкции конъюнкций) и, следовательно, реализовать в схеме, использо­вав вентили И и ИЛИ.

Для вычисления логических функций в форме дизъюнкции конъюнкций служит так называе­мая программируемая логическая матрица(ПЛМ).

Какой именно входной сигнал поступает в тот или иной вентиль И, определяется по матрице размером 24 х 50 бит. Каждая из входных линий к 50 вентилям И со­держит плавкую перемычку. При выпуске с завода все 1200 перемычек остаются нетронутыми (замкнутыми).

Чтобы запрограммировать матрицу, пользователь – электронщик, пережигает вы­бранные перемычки, с помощью специального устройства – программатора, прикладывая к схеме высокое напряжение.

Выходная часть схемы состоит из шести вентилей ИЛИ, каждый из которых содержит до 50 входов, что соответствует наличию 50 выходов у вентилей И.

Ка­кие из потенциально возможных связей действительно существуют, зависит от того, как была запрограммирована матрица 50 х 6.

Микросхема имеет 12 вход­ных выводов, 6 выходных выводов, питание и землю (то есть всего 20 выводов).

В качестве примера использования программируемой логической матрицы рассмотрим схему, реализующей функцию большинства.

Она содержит три входа, четыре вентиля И, один вентиль ИЛИ и три инвертора.

Если запрограммировать нашу матрицу соответствующим образом, она сможет вычислять ту же функцию, используя три из 12 входов, четыре из 50 вентилей И и один из 6 вентилей ИЛИ. (Четыре вентиля И должны вычислять произведения вентиль ИЛИ прини­мает эти 4 произведения в качестве входных данных,)

Хотя матрицы, программируемые в эксплуатационных условиях, все еще ис­пользуются, предпочтение отдается матрицам, которые изготавливаются на за­каз. Они разрабатываются заказчиком и выпускаются производителем в соответ­ствии с запросами заказчика. Такие программируемые логические матрицы гораздо дешевле.

Сравним три разных способа реализации функции большинства.

При первом способе, если в качестве компонентов использовать МИС, нам потребуются 4 микросхемы:

1 – сборка с 4 инверторами;

2 – сборки для 4 3-х входовых вентилей И (по два вентиля И на каждый 3-х входовой вентиль И);

1 – сборка с четырьмя вентилями ИЛИ (используется три 2-х входовых вентиля ИЛИ для реализации 4-х входового ИЛИ)

При втором способе можем обойтись одним мультиплексором, построенном на СИС, как было показано ранее.

При третьем способе, мы можем использовать лишь четвертую часть программируемой логической матрицы-

Таким образом, если необходимо вычислять много функций, использо­вание программируемой логической матрицы более аффективно, чем применение двух других методов.

Для простых схем предпочтительнее более дешевые МИС и СИС.