电子科技大学：《数字逻辑设计及应用》课程教学资源（PPT课件讲稿）第6章 组合电路设计实例（制作：金燕华）

第6章组合电路设计实例 桶式移位爨 简单浮点编码器 双优先级编码器 级联比较器 丢模比较景 制作:金燕华

1 制作：金燕华 第6章 组合电路设计实例 桶式移位器 简单浮点编码器 双优先级编码器 级联比较器 关模比较器

桶式移位景 具有n个数据输入和n个数据输出 控制输入:指定输入输出之间如何移动数据 (移位方向、移位类型、移动的位数) 设计一个简单16位桶式移位景(向左移位) 用4位控制输入S[3]指定移动位数,例:S=0101, 若输入:0123456789101112131415 则输出:5678910111213141501234 思路:输出的每一位都是从16个输入中选出的 多路复用器(教据选择器) 制作:金燕华

2 制作：金燕华 桶式移位器  具有n个数据输入和n个数据输出  控制输入：指定输入输出之间如何移动数据 （移位方向、移位类型、移动的位数） 设计一个简单16位桶式移位器（向左移位） 若输入：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 则输出：5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 用4位控制输入S[3:0]指定移动位数，例: S=0101， 思路：输出的每一位都是从16个输入中选出的。 ——多路复用器（数据选择器）

方亲一:利用74x151 74×151 1、如何护畏路复用器? dEN 16个输入端;4个地址选择端; ABc D[15:0] DO EN s[2:0] CBA Y DZ D[15:8] D7~D0 S3 EN s[2:0] CBA Y 当S=0101时 D[7:0] D7~D0 s[3:0] YED5 制作:金燕华

3 制作：金燕华 方案一：利用74x151 1、如何扩展路复用器？ 16个输入端；4个地址选择端； EN CBA Y D7~D0 EN CBA Y D[7:0] D7~D0 D[15:8] S3 Y Y EN A B Y C Y D0 D7 74x151 当S=0101时 Y=D5 S[2:0] S[2:0] S[3:0] D[15:0]

方亲一:利用74×151 74×151 2、当S=0101时,如何使輪出为 dEN Din6. DIN15.DIN4 2 ABc DO EN s[2:0] CBA Y DZ DIN[o15:9] D7~D0 S3 EN s[2:0] CBA Y 通过控制数据 DIN[8:1] D7~D0 输入端的连接 制作:金燕华

4 制作：金燕华 方案一：利用74x151 2、当S=0101时，如何使输出为 DIN6, …, DIN15, …, DIN4？ 当S=0101时 Y=D5 EN A B Y C Y D0 D7 74x151 EN CBA Y D7~D0 EN CBA Y D[7:0] D7~D0 D[15:8] S3 Y S[2:0] S[2:0] DIN[7:0] DIN[15:8] DIN[8:1] DIN[0,15:9] 通过控制数据 输入端的连接

DIN[14:7] P334 DIN[6: 0, 15] 74x151 DOUT15 74x151 图6-1 DIN[13:6] 74x151 DIN[5:0151 DOUT14 74x151 DIN[O, 15: 9] 74x151 DIN[8:1] DOUT1 74x151 DIN[158] 74x151 DIN[7:0] DOUTO 74x151 DIN[15:0] S3 DOUT[15: 0] s[2:0] s[3:0] 5 制作:金燕华

5 制作：金燕华 P334 图6-1 DIN[14:7] DIN[6:0,15] DIN[13:6] DIN[5:0,15,14] DIN[0,15:9] DIN[8:1] DIN[15:8] DIN[7:0] DIN[15:0] S[3:0] DOUT15 DOUT14 DOUT1 DOUT0 DOUT[15:0] S[2:0] S3 74x151 74x151 74x151 74x151 74x151 74x151 74x151 74x151

DIN[14:7] DOUT[15: 0] 74x251 P334DIN6015] 74×251 利用三态输出 图6-1 DIN[13:6] 74x251 74x251 DIN[5015141 74×251 基本原理: 利用多路复用器, DIN[O, 15: 9] 通过控制教据输 74×251 DIN[8:1] 入端的连接使輪 74x251 DIN[158] 出产生移位。 74×251 DIN[7:0] 74x251 DIN[15:0] 负载太大 S3 s[2:0 s[3:0] 6 制作:金燕华

6 制作：金燕华 P334 图6-1 DIN[14:7] DIN[6:0,15] DIN[13:6] DIN[5:0,15,14] DIN[0,15:9] DIN[8:1] DIN[15:8] DIN[7:0] DIN[15:0] S[3:0] S[2:0] S3 74x251 74x251 74x251 74x251 74x251 74x251 74x251 74x251 利用三态输出 74x251 DOUT[15:0] 基本原理： 利用多路复用器， 通过控制数据输 入端的连接使输 出产生移位。 负载太大

方亲三:利用74x157 如何利用2輪入4位多路复用控制移位? 74x×157 基本原理: 利用多路复用器, DIN[3: 0]-A4-A0 Y4~Y0 DIN[2:03] B4~B0 通过控制教据输 入端的连接使輪 当S=0时,Y=A,不移位 出产生移位。 当S=1时,Y=B,相当于右移一位 改变A端输入数据的连接顺序 可以使输出:左/右移动一或多位 制作:金燕华

7 制作：金燕华 方案二：利用74x157 G S A4~A0 B4~B0 Y4~Y0 74x157 DIN[3:0] DIN[2:0,3] 如何利用2输入4位多路复用控制移位？ 基本原理： 利用多路复用器， 通过控制数据输 入端的连接使输 当S=0时，Y=A，不移位 出产生移位。 当S=1时，Y=B，相当于右移一位 改变A端输入数据的连接顺序 可以使输出：左/右移动一或多位

74x157 DI[15:12] A4NAO 84~B0 Y4NY05 YO[15: 12 通过0控制6位多路复用器移 D工[14:11] G S DI[11:8] A4NAO B4~B0Y4~Y0Yo1:8] DI[10:7] G S DI[7:4] A4NAO B4~B0 Y4NY0-TYO[7: 4 DI6:3] G S DI[3:0] A4NAO B4~B0 Y4N YO-Yo[3: 0 D工[2:015] G S 位DI5:0 Yo[15:0] 制作:金燕华

8 制作：金燕华 通过 S0控制 16位多路复用器移位 74x157 A4~A0 B4~B0 G S Y4~Y0 YO[3:0] YO[7:4] YO[11:8] YO[15:12] DI[3:0] DI[7:4] DI[11:8] DI[15:12] DI[2:0,15] DI[6:3] DI[10:7] DI[14:11] S0 DI[15:0] YO[15:0] A4~A0 B4~B0 G S Y4~Y0 A4~A0 B4~B0 G S Y4~Y0 A4~A0 B4~B0 G S Y4~Y0

DI[15:0] Do[15:0] 74x157 74x157 74x157 74x157 74x157 国74x157 74x157 74x157 □74x157 国74×157□74×157 74x157 74x157 74x157 74x157 74x157 s[3:0] S1 S2 S3 si=1:移动位移动2位移动4位移动8位 si=0:不移动 节省器件,延迟大,P335图62 制作:金燕华

9 制作：金燕华 DI[15:0] 74x157 74x157 74x157 74x157 S0 74x157 74x157 74x157 74x157 S1 74x157 74x157 74x157 74x157 S2 74x157 74x157 74x157 74x157 S3 DO[15:0] S[3:0] Si=1： 移动1位 移动2位 移动4位 移动8位 Si=0：不移动 节省器件，延迟大，P335 图6-2

浮点编码器 11010110100=1101×:2+0110100 0010010111=1001×210+0111 0000000010=0010×2+0 丿截位误差 浮点数的表示:B=M×2、+F 从第一个“1”开始取4位 3位指数 首先解决的几个问题: 由第一个“1”的位置决定 门)如何确定第一个“1”的位置?优先编码器 2)如何确定3位指数? 优先编码器的输出 如何从第一个“1”开始选出4位?—数据选择器 10 制作:金燕华

10 制作：金燕华 首先解决的几个问题： ⑴ 如何确定第一个“1”的位置？ ⑵ 如何确定3位指数？ ⑶ 如何从第一个“1”开始选出4位？ 浮点编码器 11010110100 ＝ 1101×2 7 ＋ 0110100 00100101111 ＝ 1001×2 5 ＋ 01111 00000000010 ＝ 0010×2 0 ＋ 0 2 111 2 101 2 000 从第一个“1”开始取4位 由第一个“1”的位置决定 3位指数 浮点数的表示： B ＝ M × 2 E ＋ T 截位误差 —— 优先编码器 —— 优先编码器的输出 —— 数据选择器