Kombinasielogika: 21 belangrike feite wat u moet weet

Kombinasie logika definisie

Kombinasionele logika is 'n tipe logika waarin die uitset slegs deur huidige insette gewysig kan word.

Kombinasie-logiese stroombane| Wat is 'n kombinasie-logiese kring

Kombinasionale stroombane is 'n tipe stroombaan waarin die stroominset slegs die stroomuitset kan verander. Hierdie stroombaan staan ​​ook bekend as die klok onafhanklike stroombaan omdat dit nie 'n horlosie nodig het vir werking nie. Hierdie stroombaan het nie 'n geheue-element of enige terugvoerpad nie, so die stroombaan kan geen data stoor nie. 'n Kombinasiekring kan ontwerp deur die logiese hekke te kombineer. Die stroombane wat in kombinasielogika gebruik word, word gebruik as kodering, dekodering, foutopsporing, manipulasie, ens. Die basiese stroombane van kombinasielogika is multiplekser, dekodeerder, enkodeerder, shitter, Opteller, Aftrekker, ens.

Fig. Blokdiagram van 'n kombinasiestroombaan.

'n Kombinasie-logikakring kan 'n' aantal insetveranderlikes en 'm'-nommer van die uitsetveranderlike hê. Vir die 'n'-invoerveranderlike is daar 2n moontlike kombinasies van insetveranderlikes. Vir elke unieke kombinasie van insetveranderlikes is daar slegs een moontlike uitsetkombinasie. Die uitsetfunksie word altyd uitgedruk in terme van die insetveranderlikes. 'n Waarheidstabel of Boole-vergelyking kan die verwantskap tussen die uitset en inset van 'n kombinasiestroombaan bepaal.

Tipes kombinasie-logiese stroombane

Die klassifikasie van die kombinasie-stroombane is gebaseer op die toepassing wat hulle gebruik:

  1. Rekenkundige en logiese stroombaan: Opteller, Aftrekker, Vergelykers, ens.
  2. Data-oordrag: Multiplexer, Demultiplexer, Encoder, ens.
  3. Kode-omskakelaar: Binêre kode-omskakelaar, BCD-kode-omskakelaar, ens.

Kombinasie logiese hekke

Kombinasie-logika-hekke is die fundamentele hek wat gekombineer word om enige stroombaan in die digitale elektroniese te vorm. 'n Logiese hek is ideaal vir die implementering van 'n noodsaaklike Boole-funksie—byvoorbeeld hek, NAND-hek, OF-hek, NOR-hek, ens.

Kombinasionele logiese hekke
Image krediet: "Logiese hekke" by Plusea is gelisensieer onder CC BY 2.0

EN hek:

EN hek het twee of meer insette met een uitset. Die uitset is hoog beteken '1' wanneer al die insette hoog is; anders, die uitkoms is laag beteken '0'.

Fig. Logikadiagram van EN-hek

OF hek:

OF-hek het twee of meer insette en een uitset. Die uitset is hoog beteken '1' wanneer ten minste een inset hoog is; anders is die resultaat laag, wat '0' beteken. Maar in kommersiële OF-hek met 2,3 en $-invoertipes is beskikbaar.

Fig. Logika diagram van OF-hek

NIE hek nie:

NIE hek het een inset met een uitset nie. Wanneer die invoer hoog is, beteken '1', dan sal die NIE-hek se uitset laag wees, wat '0' beteken.

Fig. Logika diagram van NIE hek

NAND hek:

NAND-hek beteken NIE EN, hier EN-hek-uitset voer in NIE-hek. NAND-hek kan vanaf die EN-hekwaarheidstabel ontwerp word deur die uitsetveranderlikes aan te vul. Die resultaat van die NAND-hek is laag wanneer al die logiese insette hoog is. Andersins is die uitset hoog.

Fig. Logikadiagram van NEN-hek

NOR hek:

NOR beteken NIE OF hek nie. Hier word OF-hek-uitset in NIE-hek ingevoer. NOR-hek ontwerp vanaf die OR-hekwaarheidstabel deur al die uitsetveranderlikes te komplimenteer. Die uitset van 'n NOR-hek is hoog wanneer alle insette laag is. Andersins is die uitset laag.

Fig. Logika diagram van NOR-hek

XOR hek:

XOR-hek beteken Eksklusiewe-OF-hek, ook bekend as EX-OF-hek, dit het twee insette en een uitset. Vir twee insethekke is die uitset van die XOR-hek hoog, wat '1' beteken wanneer die insetbis anders is, en uitset laag is beteken '0' wanneer daar soortgelyke insette is.

Fig. Logikadiagram van XOR-hek

XNOR hek:

XNOR beteken Exclusive-NOR-hek, ook bekend as EX-NOR; dit is NIE van EX-OR NIE. Die uitset van 'n twee-insette XNOR-hek is hoog, wat '1' beteken wanneer die inset soortgelyk is en Laag wanneer, anders as insette.

Fig. Logikadiagram van XNOR-hek

Kombinasionele logika voorbeelde| Voorbeelde van kombinasies van logika

Half-adder:

Half-adder is 'n voorbeeld van kombinasie-stroombane, waarin ons twee bisse kan byvoeg. Dit het twee insette, elk van een bis en twee uitset, waarin een dra-uitvoer is, en die ander is vir som-uitset.

Fig. Logikadiagram van halfopteller ontwerp met EN-hek en XOF-hek.

Volle opteller:

Volopteller is 'n voorbeeld van die rekenkundige kombinasiestroombaan; hier kan ons hul bietjie op 'n slag byvoeg, en het twee uitsetsom en dra. In halfadder kon ons net twee stukkies op 'n slag byvoeg. ’n Volle opteller oorkom daardie beperking; 'n volledige opteller is noodsaaklik om 'n groot binêre getal by te voeg. Een volle opteller kan egter slegs 'n eenbis-binêre getal op 'n slag byvoeg, maar deur die volle opteller te trap, kan ons 'n meer uitgebreide binêre getal byvoeg. Ons kan egter 'n volle opteller skep deur twee halwe optellers te kombineer.

Fig Blokdiagram van volopteller

Halwe aftrekker:

'n Halfaftrekker is 'n rekenkundige kombinasiestroombaan wat aftrekking van twee insettebis uitvoer en twee uitsette verskaf, een as 'n verskil en die ander as leen. Die ontwerp van die aftrekkring is hoofsaaklik soortgelyk aan dié van 'n opteller. Ek kan geen leeninsette oorweeg nie.

Fig. Logiese diagram van halwe aftrekker ontwerp met EN-hek, NIE hek nie en XOF-hek.

Volledige aftrekker:

Volle aftrekker is ook 'n rekenkundige kombinasiestroombaan, waar ons aftrekking van drie eenbis-insette kan uitvoer, insette is die minuend, subtrahend en 'n leen. Dit genereer twee uitsette, een as die verskil van die inset en die ander as leen.

Fig Blokdiagram van volle aftrekker.

Multiplekser:

Die multiplekser het veelvuldige insette en 'n enkele uitset, en dit het 'n kieserlyn wat een inset op 'n slag as die vereiste kies. Dit stuur dit na die uitvoerlyn, en vir die 'n'-nommer van invoer hier, benodig ons die 'm'-nommer van die kieslyn waar n = 2m. Dit het ook 'n geaktiveerde invoerlyn, wat ons in staat stel om multiplexer of verdere uitbreiding soos benodig te kaskade. Dit word ook 'n datakieser genoem. 16: 1 Is die grootste multiplekser beskikbaar in IC-vorm.

Fig Blokdiagram van Multiplekser.

Demultiplekser:

Demultiplekser het slegs een inset en veelvuldige uitsette. Dit het 'n kieserlyn wat een uitsetlyn op 'n slag kies; met die kieslyn kan ons die insetsein in baie uitsetlyne versprei as ons vereiste. Vir die 'n'-nommer van uitvoerlyn hier, benodig ons die 'm'-nommer van die kieslyn waar n = 2m. Demultiplekser kan werk as 'n binêre na desimale omskakelaar.

Fig Blokdiagram van Demultiplekser.

Vergelyker:

'n Vergelyker is 'n kombinasiestroombaan waar dit die grootte van 'n twee n-bis getal kan vergelyk en vir ons die relatiewe resultaat as uitset kan verskaf. Dit kan drie uitsette hê. Byvoorbeeld, die invoer wat ons A en B verskaf aan die vergelyker waar A en B 'n n-bis getal kan wees, die uitset van die vergelyker kan A wees B. Die stroombaan kontroleer die grootte van die inset en vergelyk dit; daar is 'n ander uitsetpoort vir A=B, A>B en A

Fig. blokdiagram van n-bis vergelyker

Enkodeerder:

Die enkodeerder is 'n kombinasiestroombaan. Dit het 2n invoerlyne en het 'n' uitsetlyne wat ooreenstem met die n-bis-kode-invoer.

Fig Blokdiagram van Encoder.

dekodeerder:

Dit is 'n stroombaan wat binêre n insetlyne omskakel na 'n maksimum 2n uitsetlyne.

Fig. Blokdiagram van 'n dekodeerder.

BCD opteller:

'n BCD-opteller is 'n rekenkundige kombinasiestroombaan wat gebruik word om optelling op BCD-getalle, syfers en vervaardigde uitset in BCD-vorm te bedryf. Soms kan die afvoer van 'n BCD-opteller 'n geldige BCD-nommer wees, en dan verander dit daardie ongeldige BCD-nommer in geldig deur 0110 by die ongeldige afvoer by te voeg.

BCD aftrekker:

'n BCD-aftrekker is om die aftrekking op die BCD-nommer te bedryf. As ons twee invoer-BCD-getal neem, een as A en die ander as B, is aftrekking van die BCD-getal gelykstaande aan die byvoeging van 'n kompliment van B tot A. In BCD word aftrekking 9 se komplement of 10 se komplementmetode gebruik.

ALU (Rekenkundige Logiese Eenheid):

 Die stroombane van die rekenkundige logiese eenheid word wyd gebruik as 'n kombinasiestroombaan, en Hierdie stroombaan word gebruik om al die rekenkundige en logiese bewerkings vir en verwerker uit te voer. ALU staan ​​bekend as die hart van 'n mikroverwerker of mikrobeheerder.

Lêer:ALU block.gif
Image Credit: "Lêer:ALU block.gif" by Lambtron is gelisensieer onder CC BY-SA 4.0

Kombinasie-logika met MSI en LSI

MSI staan ​​vir "Medium-skaal integrasie", dit kan 30 tot 1000 elektroniese komponente in 'n enkele chip van IC bevat. LSI staan ​​vir "Grootskaalse integrasie", Dit kan duisende ingebedde komponente hê en geïntegreer op 'n enkele IC.

Adder met MSI en LSI:

WAARHEIDSTABEL:

ABCSC
00000
00110
01010
01101
10010
10101
11001
11111

Vergelyking vir som:

S=AB'C+A'BC+AB

voer:

C=AB'C+A'BC+AB

Fig. Implementering van Full-Adder in MSI of LSI stroombane.

Kombinasie-logika-ontwerp |Ontwerp 'n kombinasie-logika-kring

Die doelwit van die ontwerp van kombinasie-logika:

  • Om gewenste uitset van die stroombaan te kry.
  • 'n Ekonomiese stroombaan beteken met minimum uitgawes om 'n stroombaan te bou.
  • Die kompleksiteit van die stroombaan moet soveel as moontlik verminder word.
  • Met 'n minimum aantal hekke, moet 'n digitale stroombaan ontwerp word om die algehele stroombaanvertraging te minimaliseer.

Die kombinasiestroombaan kan met die multiplekser ontwerp word, prosedure vir die ontwerp van:

  • Bepaal die aantal inset- en uitsetveranderlikes van die vereiste stroombaan.
  • Kry die waarheidstabel of logikadiagram van die vereiste stroombaan.
  • Uit die waarheidstabel of logika bepaal die diagram die Boole-uitdrukking van die vereiste stroombaan en brei dit uit in minterme, en elkeen definieer 'n unieke datalyn van die multiplekser.
  • Vir 'n' aantal invoer kry veranderlikes 2n na 1 multiplekser.
  • Met behulp van 'n kieslyn en insette kan jy uitset van die multiplekser kry volgens jou verlangde stroombaan.

Kombinasiekringontwerp met behulp van logiese hekke

Die ontwerp van 'n kombinasielogikakring kan met hekke gedoen word, terwyl hekke prakties as IC beskikbaar is. Vir verskillende hekke is daar ander IC beskikbaar met verskillende IC-nommers.

Stappe of prosedure om die vereiste kombinasielogikakring te kry:

  • Bepaal die aantal inset- of uitsetveranderlikes wat vir die bewerking benodig word deur die gegewe waarheidstabel, Boole-stelling of uitdrukking.
  • Lei die uitdrukking af in die vorm van 'n som van produk (SOP) of produk van som (POS).
  • Verminder die uitdrukking deur die Boole-reduksiemetode of K-map te gebruik.
  • Jy kan die stroombaan met die vereiste aantal hekke in die logikadiagram ontwerp deur die verminderde uitdrukking.

Funksies van Kombinasie Logika

Die funksies van 'n kombinasielogika kan gedefinieer word met Truth Table, Logic Diagram of Boole-vergelyking.

Waarheidstabel: Waarheidstabel is 'n tabellys van alle moontlike binêre kombinasies van die insetveranderlike en verwante uitsetkombinasie van 'n logiese stroombaan. Daar is net twee moontlikhede van 'n invoer- of uitsetbis, nl '0' en '1'. As die aantal invoer 'n' is, sal daar 2 weesn kombinasies. In hierdie tabel is daar een ry vir die voorstelling van insetkombinasies sowel as verskillende rye vir uitvoerkombinasies. Dit kan verkry word uit die logikadiagram of Boole-uitdrukking van die stroombaan.

Logika Diagram: Die logikadiagram is hoofsaaklik saamgestel uit 'n basiese logiese hek en 'n simboliese voorstelling van die stroombaan. Dit wys vir ons die onderlinge verbinding van logiese hekke, verteenwoordig sommige seinlyne (soos aktiveer, kies lyn, beheerlyne, ens.). Dit word gebruik om die funksionaliteit van stroombane te definieer. Dit kan verkry word deur middel van Boole-uitdrukking of die waarheidstabel van die stroombaan.

Boole uitdrukking: Dit is 'n vergelyking wat gevorm word uit die kombinasie van inset- en uitsetveranderlike; hier word die uitdrukking hoofsaaklik gebruik om die insetveranderlike se uitsetveranderlike te definieer. Hierdie uitdrukking kan afgelei word van die waarheidstabel of die logikadiagram van die stroombaan.

Kombinasie-logikakring-werklike voorbeelde

In die werklike lewe kan ons die kombinasiestroombaan sien in sakrekenaar, RAM (Random Access Memory), Kommunikasiestelsel, Rekenkundige en logiese eenheid in SVE (sentrale verwerkingseenheid), Datakommunikasie, wi-fi, selfoon, rekenaar, ens. is 'n werklike voorbeeld van waar die kombinasiestroombaan gebruik word.

Analise Prosedure in Kombinasionele Logika

Kombinasiebaananalise is die ontleding van 'n gegewe logikakring of 'n stroombaandiagram; van hier af kan ons inligting oor die kring insamel. An analise is om die gedrag van die stroombaan met sy spesifikasies te verifieer; ontleding van 'n stroombaan kan gebruik word om die aantal hekke te verminder, te optimaliseer, vertraging te verminder of die stroombaan in 'n ander vereiste vorm om te skakel.

Analise prosedure van kombinasie logika:

  • Bepaal die uitsetveranderlike van die stroombaan, en probeer om 'n waarheidstabel of logikadiagram van die stroombaan met inset- en uitsetveranderlikes te kry.
  • Definieer die Boole-funksie met behulp van inset- en uitsetveranderlikes deur 'n waarheidstabel of logikadiagram van die stroombaan.

Verilog vir Loop Combinational Logic

Wat is 'n kombinasielus?

Die kombinasie-lus is 'n lus waarin die uitset van 'n kombinasie-logika (wat uit een of meer kombinasie-logika-hekke kan bestaan) terugvoer na dieselfde logika is sonder enige geheue-element in die terugvoerpad.

Tipes kombinasielus:

  • Nie gelykstaande aan grendel nie
  • Gelykstaande aan grendel

Fig. Kombinasie lus tipe grendel

Verilog vir luskombinasielogika:

If(sel==1'b0)

Y=I0;

anders

Y=Y;

Hier word kombinasielus geïmplementeer, wat gelykstaande is aan grendel.

CMOS-kombinasionale logiese kringe| Kombinasie logika netwerke

CMOS-Logic-ICs_52672-480x360
Image Credit: “CMOS-Logic-ICs_52672-480×360” by Publieke domein foto's is gelisensieer onder CC BY 2.0

Statiese CMOS word wyd gebruik vir stroombane omdat dit goeie werkverrigting, lae kragverbruik het. 'n CMOS-hek is 'n kombinasie van 'n optreknetwerk (PUN) en aftreknetwerk (PDN); 'n inset word na beide optrek- en aftrekkringe versprei.

Die funksie van die optreknetwerk is om die uitset met die spanningsbron te verbind wanneer die uitset '1' moet wees. Terwyl 'n aftreknetwerk die verbinding tussen die grond na die uitset verskaf wanneer die uitset bedoel is om '0' te wees. Aftreknetwerk is ontwerp met NMOS, en PMOS word in PUN gebruik. NMOS word in serie gekoppel om EN-funksie te vorm, terwyl wanneer parallel vanaf OF-funksie verbind word. Waar PMOS in parallelle vorm uitvoer as NAND-funksie en reekse NOR-funksie vorm.

Fig. CMOS-diagram van halfopteller.

 CMOS is 'n komplementêre netwerk. Dit beteken vir parallelle verbinding in optreknetwerk is daar die serieverbinding in aftreknetwerk. Die komplementêre hek is oor die algemeen omkeer. Met een stadium kan dit 'n funksie soos NAND, NOR en XNOR uitvoer, en vir nie-omkeer Boole-funksie soos AND, OR en XOR, het dit 'n ekstra omskakelaarstadium vereis. Die aantal transistors vir implementering van n-invoer logiese hek is 2n.

MUX Kombinasie Logika

MUX dws Multiplexer is 'n kombinasie-logika-ontwerp, dit het net een uitset en kan veelvuldige insette hê. Dit het 'n' kies lyn vir2n inset, kieserlyn s gebruik om te kies watter insetlyn aan die uitsetlyn gekoppel sal word.

Fig. Blokdiagram van 'n 4:1-multiplekser

WAARHEIDSTABEL VAN 4:1 MEERVOUDIG:

S1S2Y
00I0
01I1
10I2
11I3

Eenvoudige kombinasieslot met behulp van logiese hekke

'n Eenvoudige kombinasie-voorkoms is 'n stroombaan wat ontwerp is met XOR- en NOR-hek, waar XOR-hek 'n bietjie vergelyker is, en NOR-hek as 'n beheerde omskakelaar gebruik word. Ons kan XOR gebruik om die invoer en die sleutelkode bietjie vir bietjie na te gaan en te vergelyk; as die invoer heeltemal ooreenstem met die sleutelkode, sal die slot ontsluit word. Wanneer die insette en nie dieselfde XOR '1' as 'n uitset verskaf, sal die uitset nou deur die NOR-hek gaan. Op hierdie manier kan ons 'n eenvoudige slot ontwerp deur hekke te gebruik.

Kombinasie logiese kringe toepassings

Kombinasie-logika-stroombane is die basiese stroombaan in digitale elektroniese selfs opeenvolgende stroombaan is ontwerp vanaf die kombinasiekring met die geheue-element.

Hierdie stroombane word gebruik vir die ontwerp van die ROM van 'n rekenaar of 'n mikroverwerker. ROM (Read Only Memory) is ontwerp met Encoder, Decoder, Multiplexer, Adder Circuitry, Subtractor Circuitry, ens., wat almal kombinasiestroombane is.

Terwyl ALU (rekenkundige en logiese eenheid) in die verwerker, wat ook van die kombinasiestroombaan afkomstig is, hoofsaaklik uit Opteller, Aftrekker, ens. bestaan, om elke rekenkundige bewerking uit te voer.

Enkodeerder en dekodeerder word gebruik om een ​​vorm van data na 'n ander om te skakel (soos van Binêr na Desimale); dit word algemeen gebruik in kommunikasie vir die oordrag van data van een kant na 'n ander. Hierdie stroombaan verskaf sinchronisasie indien nodig; met die hulp hiervan kan ons enige operasie met groter akkuraatheid uitvoer.

'n Multiplexer word gebruik om data in 'n enkele lyn oor te dra. Hierdie stroombaan word gebruik in uitsaaiwese, telegrafie, ens.

Nadele van gekombineerde logiese stroombane

Die beperking of nadeel van half-opteller word oorkom deur 'n volle opteller, terwyl die volle aftrekker die beperking van half-aftrekker oorkom.

Nadele van Multiplexer: Beperking van die gebruik van die poort, wat in 'n spesifieke volgorde kan gebruik. Die stroombaan kan vertraging veroorsaak.

Die nadeel van Demultiplexer: vermorsing van bandwydte, vertraging kan as gevolg van sinchronisasie.

Nadele van enkodeerder: Komplekse stroombane kan maklik aan magnetiese interferensie onderwerp word.

Oor die algemeen is die kombinasiestroombaan kompleks namate die stroombaan groter word; in groter stroombane kan daar hoë voortplantingsvertraging wees, dit het geen geheue-element nie.

Kombinasie logika stroombane MCQ | Kombinasie logika kring probleme en oplossings | Vrae

Wat is kombinasielogika Wat is die kenmerke daarvan ?

Beskryf in Kombinasie logika stroombaan afdeling.

Wat is 1*4 demultiplekser in kombinasie-logiese stroombane?

'n 1 tot 4 Demultiplekser het twee kieslyn, vier uitset en een inset. Die insetdata gekoppel aan die uitsetlyn volgens die kieslyn.

Fig Blokdiagram van 1:4 Demultiplekser

Waarheidstabel:

INSETTE   UITSETTE 
S1S0Y3Y2Y1Y0
000001
010010
100100
111000

Kan jy ooit metstabiliteit hê met suiwer kombinasielogika ?

Ja, daar kan vir 'n geruime tyd 'n metstabiliteitstoestand wees in suiwer kombinasielogika.

             Metstabiliteit verwys na die toestand wat nie as '0' of '1' gedefinieer kan word nie. Gewoonlik gebeur dit met 'n stroombaan wanneer die spanning tussen '0' en '1' vassit, wat ossillasie, onsekere uitset, onduidelike oorgang, ens kan veroorsaak. Wanneer so 'n sein deur die kombinasiestroombaan gaan, kan dit basiese hekke oortree' spesifikasie en versprei deur die algehele stroombaan.

Byvoorbeeld, wanneer die gegewe stroombaan geneem word, soos ons hier sien, is daar 'n EN-hek en 'n NIE-hek, prakties het 'n stroombaan 'n mate van voortplantingsvertraging; aangesien EN-hek 'n mate van voortplantingsvertraging het, moet die NIE-hek. Soos ons weet, moet die uitset te alle tye gedefinieer word, maar daar is 'n tydinterval T waar die uitsettoestand of die oorgangstoestand nie definitief of ongewens is nie. Daardie toestand op daardie tydsinterval kan beskou word as metastabiliteit van 'n suiwer kombinasie-logikakring.

Ontwerpoorweging van verskillende kombinasielogikakringe in VHDL.

Vir die ontwerp van stroombane, moet jy die basiese van VHDL, soos om 'n Boole-funksie voor te stel, 'n fundamentele hek voor te stel, ens.

Hier oorweeg ons volopteller as 'n voorbeeld:

In VHDL:

Entiteit FullAdder is

Poort (A, B, C: in bietjie;

D, S : uit bietjie);

end FullAdder

Voordele van ontwerp en toetsing van kombinasie-logika-stroombane deur self-in-toetsskema te gebruik

Voordele:

  • Laer koste vir toetsing.
  • Fout kan maklik opgespoor word.
  • Korter toetstyd.
  • Vir hoër betroubaarheid op die stroombaan word 'n selftoetsskema gebruik.

Wat is die verskil tussen kombinasie- en sekwensiële logikakring?

Om van te weet sekwensiële logika klik hier.

Laat 'n boodskap

Jou e-posadres sal nie gepubliseer word nie. Verpligte velde gemerk *

Scroll na bo