Blocchi funzionali combinatori

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Università degli Studi dell’Insubria Corso di Laurea in Informatica

Architettura degli elaboratori

Blocchi funzionali combinatori

Marco Tarini

Dipartimento di Scienze Teoriche e Applicate marco.tarini@uninsubria.it

Blocchi funzionali combinatori

Coi metodi visti fin’ora (che usano la tavola di verità o le mappe di Karnaugh) possiamo fare solo reti piccole, con pochi input.

La realizzazione di moderni circuiti integrati richiede la sintesi di reti molto più grande

Idea: combinare reti piccole in reti più grandi sotto rete piccola = blocco funzionale

Nel tempo, si è stabilita una “libreria” di blocchi funzionali standard che realizzano funzioni comuni,

cioè che risultano utili in contesti diversi.

Esiste dunque una ben nota e ormai stabilizzata libreria di blocchi funzionali combinatori

Questo include anche blocchi funzionali di tipo sequenziale

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Blocchi funzionali combinatori

Architettura degli elaboratori - 3 -

Decoder (decodificatore)

Il blocco funzionale decodificatore ha:

n  1 ingressi 2ⁿuscite

Le uscite sono numerate a partire da 0 k = 0, 1, 2, …, 2^{n  1}

Se sugli ingressi è presente il numero binario k la k-esima uscita assume il valore 1 e

le restanti uscite assumono il valore 0

Decoder a 2 ingressi

U0 U1 U2 U3 I0

I1 DEC 1

0 0

0

0 1

Codifica binaria del numero 2

L’uscita 2 è attivata

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Decoder a 2 ingressi

Tabella delle verità I1 I0 U0 U1 U2 U3

0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1

U0 U1 U2 U3 I1

I0 DEC

Decoder a 2 ingressi: realizzazione

U0 U1 U2

U0 U1 U2 U3 I0

I1 DEC

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Livelli di astrazione intermedi

U0 U1 U2 U3 I0 I1

DEC

I0 I1

U0 U1 U2 U3

descrizione a livello di astrazione

più basso descrizione

a livello di astrazione

più alto

Livelli di astrazione intermedi:

anche per i cavi

descrizione a livello di astrazione

più basso descrizione

a livello di astrazione

più alto

Circutio X

(5 ingressi 3 uscite)

Circutio X

(5 ingressi 3 uscite)

5 3

(5)

Livelli di astrazione intermedi:

anche per i cavi

X X

3

2 5 4

3

rappresenta:

Multiplexer (multiplatore)

Il blocco funzionale multiplatore ha 2 gruppi di ingressi:

n  1 ingressi di selezione 2ⁿingressi dati

almeno due, poiché n non può essere nullo e un’uscita

Sempre unica

Gli ingressi dati sono numerati a partire da 0 k = 0, 1, 2, …, 2ⁿ 1

Se sugli ingressi di selezione è presente il numero binario k, il k-esimo ingresso dati viene inviato in uscita

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Multiplexer a 2 ingressi di selezione

I0 I1 I2 I3

S1 S0

U A

B C D

0 1

B Ingressi

Dati

Uscita Ingressi di selezione

MUX

Multiplexer a 2 ingressi di selezione

Tabella delle verità

I0 I1 I2 I3

S1 S0

U A

B C D

S1 S0 I0 I1 I2 I3 U 0 0 A X X X A 0 1 X B X X B 1 0 X X C X C 1 1 X X X D D MUX

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Multiplexer a 2 ingressi di selezione:

realizzazione

DEC S0

S1

A B

C

D

U

Multiplexer a 2 ingressi di selezione:

realizzazione alternativa

S0 S1

A

B

C

D

U

(8)

Il Multiplexer a un ingresso di selezione è l’ “if” dell’hardware

I0

I1 S0

U A

B

MUX

if S0

then U = B else U = A

Il Multiplexer a k ingressi di selezione (e ingressi dati a n bit)

I0 I1

S

U A₀

MUX k n

A₁ n

IM

A_M n

.. . .. .

n A_B

sono M = 2

^k

– 1

B

(9)

Il Multiplexer a un ingresso di selezione è l’ “if” dell’hardware

Software

if A>B then C=A else C=B

Hardware

A B

0

1

C

A>B

n n

n 1

Il Multiplexer a un ingresso di selezione è l’ “if” dell’hardware

Software

if A>B

then C=g(X) else C=f(X)

Hardware

A B

0

1

C

A>B

X f

n

g

k k

1

m m

m Entrambe le funzioni

sono calcolate, ma