SlideShare a Scribd company logo
1 of 15
Download to read offline
Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Ders Notlarının Creative Commons lisansı Feza BUZLUCA’ya aittir.
Lisans: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/

Tümleştirilmiş Kombinezonsal Devre Elemanları
Sayısal sistemlerin gerçekleştirilmesinde çokça kullanılan lojik devreler, lojik
bağlaçların bir araya getirilmesiyle tümleştirilmiş devre (entegre devre, tümdevre)
(integrated circuit –IC) olarak üretilirler ve satılırlar.
Bağlaçlar yerine bu hazır devrelerin kullanılması tasarımları kolaylaştırır.
Tümdevreler içerdikleri kapı sayısına göre çeşitli gruplara ayrılırlar.
Tümleştirme düzeylerine göre gruplama:
• Küçük Ölçekli Tümleştirme (Small-Scale Integration SSI):
Bu gruptaki tümdevreler 10 taneden az lojik kapı içerirler. Örneğin 7400 4 adet
TVE kapısı içerir.
• Orta Ölçekli Tümleştirme (Medium-Scale Integration MSI):
Bu gruptaki tümdevreler 10 ile 1000 tane arasında lojik kapı içerirler. Toplayıcı,
veri seçici, kod çözücü elemanlar bu gruba girer.
• Büyük Ölçekli Tümleştirme (Large-Scale Integration LSI):
Bu gruptaki tümdevreler binler mertebesinde lojik kapı içerirler. Mikroişlemciler,
bellekler bu grupta yer alırlar.
• Çok Büyük Ölçekli Tümleştirme (Veri Large-Scale Integration VLSI):
Bu gruptaki tümdevreler yüzbinlerce ve daha fazla sayıda lojik kapı içerirler.
Örnek: Gelişmiş mikroişlemciler ve büyük bellek tümdevreleri.
http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.1

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Yarım Toplayıcı (Half Adder):
İki adet birer bitlik sayıyı toplayan bir devredir.
a: Birinci Sayı
a
s
b: İkinci Sayı
Yarım
s: Sonuç
b
c
Toplayıcı
c: Elde Çıkışı

a
0
0
1
1

b
0
1
0
1

c
0
0
0
1

s
0
1
1
0

a

Doğruluk tablosundan devrenin b
ifadesi elde edilir.

s

s= ab' + a'b
c= ab

c

Bu devre yanda gösterildiği gibi YA DA
(DARVEYA) (EXOR) bağlacı kullanılarak da
gerçeklenebilir.
s= a ⊕ b
c= ab
http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

a
b

s

c

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.2
Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Tam Toplayıcı (Full Adder):
İki adet birer bitlik sayıyı eldeli olarak toplayan devredir.

a
b
ci

s

Tam
Toplayıcı

co

s bc
b
i
a 00 01 11 10
0 0
1 0 1

co
a

a 1

1

0

a
0
0
0
0
1
1
1
1

a: Birinci Sayı
b: İkinci Sayı
ci: Elde Girişi (Carry in)
s: Sonuç
co: Elde Çıkışı (Carry out)

bci

b
0
0
1
1
0
0
1
1

ci
0
1
0
1
0
1
0
1

01

11

10

0

0

0

1

0

0

1

1

1

0

ci

s
0
1
1
0
1
0
0
1

b
00

a 1

1

co
0
0
0
1
0
1
1
1

s= a'b'ci + a'bci'+ ab'ci'+ abci
s= a ⊕ (b ⊕ ci)
s= a ⊕ b ⊕ ci

ci

co = aci + bci+ ab

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.3

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

n-Bitlik İkili Paralel Toplayıcı:
İki adet n bitlik 2’li sayıyı toplayan devredir.
Toplanmak istenen sayıların basamak sayısına bağlı olarak bir bitlik tam toplayıcılar
peş peşe bağlanarak ikili paralel toplayıcılar gerçeklenebilir.
B A
Aşağıda 4 bitlik bir ikili toplayıcının iç yapısı gösterilmiştir.
n
n

B3 A3

B2 A2

B1 A1

B0 A0
cout n bitlik paralel cin

a

b

co TT ci
s

c4

c3

b

a

co TT ci
s

S3
1. Sayı: A3A2A1A0
2.Sayı: B3B2B1B0
Sonuç: S3S2S1S0
Elde Girişi: c0
Elde Çıkışı: c4

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

S2

c2

b

a

co TT ci
s

S1
Örnek:
1. Sayı: 0110
2.Sayı: 1100
Sonuç: 0010
Elde : 1

c1

b

toplayıcı

a

co TT ci
s

S0

n

c0

S
7483 tümdevresi 4 bitlik
bir ikili paralel toplayıcıdır.
B4

Σ4

C4

C0 GND B1

A1 Σ1

7483

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.4
Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Çıkarma Devresi
Çıkarma işlemi "2'ye tümleyeni ile toplama" şeklinde gerçekleştirilir.
Çıkarma devresi n bitlik bir tam toplayıcı ve tümleme kapıları ile gerçeklenebilir.
Örnek: 4 bitlik çıkarma devresi
S=A–B
B sayısının 2'ye tümleyeni A ile toplanır.
S= A – B = A + 2'ye tümleme(B) = A + (B'+1)
B3 B2 B1 B0

cout

A3 A2 A1 A0

cin

4 bitlik paralel toplayıcı

cout = 0 : Borç var
cout = 1 : Borç yok

'1'
2'ye tümlemedeki
+1 işlemini
gerçekleştirmek için

S3 S2 S1 S0

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

5.5

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Veri Seçiciler (Multiplexer):

2n

2n:1

• 2n adet veri girişi (I), n adet seçme (denetim) girişi (S), I
Z
VS
1 adet çıkışı (Z) vardır.
n
• Seçme girişlerine gelen değere göre, veri girişlerinden
S
birindeki değer çıkışa aktarılır.
•Seçme girişlerindeki n bitlik ikili sayı hangi veri girişinin seçileceğini
belirler.
• Veri seçiciler giriş sayılarına göre m:1 olarak adlandırılır. Burada m veri
girişlerinin sayısını gösterir.
Örnek: 2:1 Veri seçici (“İkiye bir veri seçici” olarak okunur.)
Doğruluk Tablosu:
İşlev Tablosu:
I0
I1

2:1
VS

Z

I0

Z

I1

s
0
1

Z
I0
I1

s
s

Lojik ifade:
Z = s' I0 + s I1

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

I1
0
0
0
0
1
1
1
1

I0
0
0
1
1
0
0
1
1

s
0
1
0
1
0
1
0
1

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

Z
0
0
1
0
0
1
1
1
5.6
Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Veri seçicilerin paralel bağlanması:

A

İki adet n bitlik veri arasında seçme yapmak
için n adet 2:1 veri seçici paralel olarak
bağlanır.
Yanda blok diyagramı verilen devre, x seçme
girişinin değerine bağlı olarak n bitlik A ya da
B sayılarından birini Z çıkışına aktarmaktadır.

B

n

n

1
0
n x 2:1
Veri Seçici
n

X=0 → Z=A
X=1 → Z=B

x

Z
Örnek: 4 bitlik bitlik A ya da B sayılarından birini Z çıkışına aktaran devre
A3

B3

0

A2

1

0

2:1 MUX 3 s

B2

A1

1

0

2:1 MUX 2 s

B1
1

2:1 MUX 1 s

A0

B0

0

1

2:1 MUX 0 s
x

Z2

Z3

Z1

Z0

Bu devrede tüm veri seçicilerin seçme uçları ortaktır (kısa devre).
http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.7

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Veri seçicilerin kullanımına bir örnek:
Bir toplayıcının girişine isteğe bağlı olarak farklı sayılar uygulanabilir.
X

Y
n

Sa

s

W
n

0

Z
n

n
0

1

MUX 1

1

MUX 2
n

n
A

s

Sb

Sa Sb
0 0
0 1
1 0
1 1

Sonuç
X+W
X+Z
Y+W
Y+Z

B
n-bit Toplayıcı

n
Cout

Sonuç

n bitlik iki sayı arasında seçim
yapabilmek için nx2:1 veri seçici
kullanmak gerekir

Örnek Tümdevre:
74151 içinde bir adet 8:1 veri seçici bulunduran bir tümdevredir.
http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.8
Lisans: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Diğer Veri Seçici (MUX) Örnekleri:
İşlev Tablosu:
I0
I1
I2
I3

4:1
mux

s1s0
00
01
10
11

Z

s1 s0

İşlev Tablosu:

I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7

Z
I0
I1
I2
I3

8:1
mux

Lojik İfadeler:

Z

s2 s1 s0

s2s1s0
000
001
010
011
100
101
110
111

2:1 mux:

Z = s' I0 + s I1

4:1 mux:

Z = s1' s0' I0 + s1' s0 I1 + s1 s0' I2 + s1 s0 I3

8:1 mux:

Z
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7

Z = s2's1's0' I0 + s2's1's0 I1 + s2's1s0' I2 + s2's1s0 I3 +
s2s1's0' I4 + s2s1's0 I5 + s2s1s0' I6 + s2s1s0 I7
k −1

Genel İfade (k:1 Mux):

Z = ∑ (m j I j )

k=2n , mj= j. minterim

j =0

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.9

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Veri Seçiciler lojik bağlaçlar kullanılarak aşağıdaki gibi gerçeklenebilirler.

I1
s
I0

2:1 mux

I1
s
I0

s1 s0

s1 s0

I0
I1

I1

I2

I2

I3

4:1 mux

I0

I3

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.10
Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Büyük boyutlardaki veri seçiciler, daha küçüklerin uygun şekilde
bağlanmasıyla gerçeklenebilir.
Aşağıda 8:1 veri seçicinin 2 farklı şekilde gerçeklenmesi gösterilmiştir.
1. Yöntem:
I0
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7

0
1
2
3

0
1
2
3

2. Yöntem:

8:1
mux

4:1
mux
0
1

2:1
mux

I0
I1

2:1
mux

I2
I3

0
1

2:1
mux

0
1

2:1
mux

I6
I7

0
1

2:1
mux

Z

4:1
mux

s1 s0

0
1

I4
I5

1 0

s2

Burada s0 ve s1 seçme girişleri 4:1
veri seçicileri için ortaktır. İki veri
seçicinin de aynı girişi seçilir.

8:1
mux
0
1
2
3

4:1
mux

Z

1 0

s2 s1

s0

Hangi veri seçicinin çıkışının
seçileceğini ise s2 belirler.
http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.11

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Veri Seçiciler ile Genel Amaçlı Lojik Devre Tasarımı 1:
2n:1 boyutlu bir adet veri seçici kullanılarak n girişli, bir çıkışlı herhangi bir lojik
devre başka bir bağlaç kullanmadan gerçeklenebilir.
Yöntem:
• Tasarlanacak olan fonksiyonun değişkenleri (devrenin girişleri) veri seçicinin
seçme uçlarına bağlanır.
• Her seçme değeri bir giriş kombinezonuna karşı düştüğüne göre, tasarlanmak
istenen fonksiyonun doğruluk tablosuna göre veri seçicinin veri girişlerine lojik "0"
veya "1" sabitleri bağlanır.

Örnek:
F(A,B,C) = m0 + m2 + m6 + m7 = ∪1(0,2,6,7)
No. A B C F
0 000 1
1 001 0
2 010 1
3 011 0
4 100 0
5 101 0
6 110 1
7 111 1
http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

1
0
1
0
0
0
1
1

0
1
2
3
4 8:1 MUX
5
6
7
S2 S1 S0

A

B

F

C

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.12
Lisans: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Veri Seçiciler ile Genel Amaçlı Lojik Devre Tasarımı 2:
2n-1:1 boyutlu bir adet veri seçici kullanılarak n girişli, bir çıkışlı herhangi bir lojik
devre ek olarak sadece bir adet tümleme bağlacı kullanılarak gerçeklenebilir.
Yöntem:
• Tasarlanacak olan fonksiyonun değişkenlerinden n-1 tanesi veri seçicinin seçme
uçlarına bağlanır.
• Arta kalan değişkenin kendisi ya da tümleyeni, doğruluk tablosuna göre veri
seçicinin veri girişlerine bağlanır.

Örnek:
F(A,B,C) = m0 + m2 + m6 + m7 = ∪1(0,2,6,7)
1
Hatırlatma:
0
8:1 VS ile Çözüm: 1
(Bir önceki yöntem) 0
0
0
1
1

0
1
2
3
4 8:1 MUX
5
6
7
S2 S1 S0

A

B

F

A
0
0
0
0
1
1
1
1

B
0
0
1
1
0
0
1
1

4:1 VS ile Çözüm:

C
0
1
0
1
0
1
0
1

F
1
0
1
0
0
0
1
1

C'
C'
0

0
1 4:1 MUX
2
3
S1 S0
A

1

F

B

Burada her iki c′ değeri de
aynı tümleme kapısından
elde edilebilir.

C

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

C'
C'
0
1

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.13

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Yayıcı Makas (Demultiplexer):
• 1 adet veri girişi, n adet seçme (denetim) girişi, 2n adet çıkışı vardır.
• Seçme girişlerine gelen değere göre, veri girişindeki değer çıkışlardan birine
aktarılır. Diğer çıkışlar "0" değerini alır. Seçme girişlerindeki n bitlik ikili sayı
girişteki değerin hangi çıkışa aktarılacağını belirler.
• Yayıcılar çıkış sayılarına göre 1:m olarak adlandırılır. Burada m çıkış sayısını
gösterir.
Örnek: 1:2 Yayıcı Makas (“Bire iki yayıcı” olarak okunur)
G

1:2
Yayıcı

O0
O1

s
G

İşlev Tablosu:
s
0
1

O1 O0
0 G
G 0

Doğruluk Tablosu:
s
0
0
1
1

G
0
1
0
1

O1
0
0
0
1

O0
0
1
0
0

O0

S
O1

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.14
Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Kod Çözücüler (Decoder):
• n adet seçme (denetim) girişi, 2n adet çıkışı vardır.
• Seçme girişlerine gelen değere göre, çıkışlardan bir tanesi "1" değerini,
diğerleri "0" değerini alır. Seçme girişlerindeki n bitlik ikili sayı hangi çıkın "1"
değerini alacağını belirler.
• Kod çözücü, girişine sabit "1" değeri verilmiş bir yayıcı makas gibi düşünülebilir.
• Kod çözücüler seçme girişi ve çıkış sayılarına göre n:2n olarak adlandırılır.
Burada n seçme girişi sayısı, 2n çıkış sayısıdır.
Örnek: 3:8 Kod Çözücü
0
1
2
3
3:8 DEC 4
5
6
7

O0
O1
O2
O3
O4
O5
O6
O7

S2 S1 S0

S2 S1 S0
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

O7
0
0
0
0
0
0
0
1

O6
0
0
0
0
0
0
1
0

O5
0
0
0
0
0
1
0
0

O4
0
0
0
0
1
0
0
0

O3 O2
0 0
0 0
0 1
1 0
0 0
0 0
0 0
0 0

O1
0
1
0
0
0
0
0
0

O0
1
0
0
0
0
0
0
0

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.15

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

3:8 Kod Çözücünün İç Yapısı

s0

O
O
O

s1

s2

O
O
O

Örnek Tümdevre:
74138 içinde bir adet 3:8 kod çözücü
bulunduran bir tümdevredir.
http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

O
O
2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.16
Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Kod Çözücüler ile Genel Amaçlı Lojik Devre Tasarımı:
n:2n boyutlu bir kod çözücü kullanılarak n girişli m çıkışlı herhangi bir genel
fonksiyon ek olarak VEYA bağlaçları kullanılarak gerçeklenebilir.
Yöntem:
• Tasarlanacak olan fonksiyonun değişkenleri (devrenin girişleri) kod çözücünün
seçme uçlarına bağlanır.
• Kod çözücünün her çıkışı bir minterime karşı düşer. Gerçeklenecek olan
fonksiyonu oluşturan minterimlere ilişkin çıkışlar VEYA kapıları ile toplanır.

Örnek:
F(A,B,C) = m0 + m2 + m6 + m7 = ∪1(0,2,6,7)
0
1
2
3
3:8 DEC 4
5
6
7
S2 S1 S0
A

B

A'B'C'
A'B'C
A'BC'
A'BC
AB'C'
AB'C
ABC'
ABC

F

C

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.17

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Örnek: 4 girişli 3 çıkışlı genel fonksiyon tasarımı
F1(A,B,C,D) = A' B C' D + A' B' C D + A B C D
F2 (A,B,C,D) = A B C' D’ + A B C
F3 (A,B,C,D) = (A' + B' + C' + D')
0
1
2
3
4
5
6
4:16 7
DEC 8
9
10
11
12
13
14
s3 s2 s1 s0
15

A'B'C'D'
A'B'C'D
A'B'CD'
A'B'CD
A'BC'D'
A'BC'D
A'BCD'
A'BCD
AB'C'D'
AB'C'D
AB'CD'
AB'CD
ABC'D'
ABC'D
ABCD'
ABCD

F1

F2

F3

A B C D
http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.18
Lisans: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

İzin Girişli (Enable -EN) Kod Çözücü:
Kod çözücülerde seçme girişlerine ek olarak izin girişi de (Enable –EN) olabilir.
EN girişi lojik “1” olduğunda kod çözücü normal işlevini görür.
EN girişi lojik “0” olduğunda kod çözücünün tüm çıkışları “0” olur.
Aşağıda izin girişli bir 2:4 kod çözücü gösterilmiştir:

2: 4
Kod çözücü

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.19

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Kod çözücülerin kullanımına ilişkin bir örnek
Bazı sistemlerde bir grup elemandan sadece bir tanesinin belli bir anda etki olması
istenir.
Diğer bir ifadeyle aynı anda iki eleman etkin (aktif) olamaz.
Bu tür etkin/etkisiz yapılabilen elemanların seçme (chip select -CS) girişleri
bulunur.
Kod çözücüler istenen elemanı seçerek etkin yapmak için kullanılırlar.
Örnek: 4 adet elemanı (birimi) kontrol eden kod çözücü
Ortak Yol

Eleman
#0
CS

Eleman
#1
CS

Eleman
#2
CS

Eleman
#3
CS

O0

O1

O

O3

2
2:4
Kod Çözücü

EN

1
1
1
1
0

0
0
1
1
X

0
1
0
1
X

#0

#1

#2

#3

+
-

+
-

+
-

+
-

s1 s0

EN

EN s1 s0

s1 s0

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.20
Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Programlanabilir Lojik Elemanlar (Programmable Logic Device- PLD)
Günümüzde karmaşık sayısal devreler programlanabilir lojik elemanlar kullanılarak
gerçeklenirler.
Bu elemanlar, içinde çok sayıda lojik bağlaç bulunduran tümdevrelerdir (birkaç yüz birkaç milyon). Bazılarının içinde bellek elemanları da (flip-flop) bulunur.
Tasarımcı bir "programlama" dili ve cihazı kullanarak bu bağlaçların arasında belli
sınırlar içinde istediği bağlantıları gerçekleştirebilir.
Böylece sadece tek bir tümdevre kullanılarak karmaşık lojik devreler
gerçekleştirilebilir.
Programlanabilir lojik elemanların çeşitli türleri vardır:
• Programmable Logic Array – PLA
• Programmable Array Logic – PAL
• Generic Array Logic – GAL
• Complex PLD – CPLD
• Field-Programmable Gate Array – FPGA

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.21

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Programlama:
Bu elemanların iç yapılarının düzenlenebilmesi (programlama) için lojik kapılar
arasındaki bağlantı noktalarında "sigortalar" (fuse) bulunur.
İlk PLD türlerinde (PLA, PAL) bipolar transistörler (Bkz. Bölüm 9) kullanılmıştır. Bu
elemanlarda sigortalar sadece bir defa kopartılarak programlama yapılabilir.
Günümüz elemanlarında (GAL, CPLD, FPGA) CMOS transistörler ve programlama için
bellek elemanları kullanılmaktadır. Bu elemanlar defalarca silinip programlanabilirler.
Bu elemanları programlamak için çeşitli donanım betimleme dilleri (Hardware
Description Language – HDL) ve cihazlar kullanılır.
HDL örnekleri:
PALASM
ABEL
Verilog
VHDL (Veri high speed integreated circuits HDL)

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.22
Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Programlanabilir Lojik Dizi (Programmable Logic Array - PLA)
Girişlerinde VE (çarpım) çıkışlarında ise VEYA (toplama) elemanları bulunur.
girişler

VEYA
dizisi
çarpım
terimleri

¨

¨

VE
dizisi

¨ ¨

…

¨

¨

¨

¨

…
çıkışlar

PLA’lar VE, VEYA gruplarının esnek olarak programlanabildiği elemanlardır.
http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.23

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

PLA’ların sınırlarını belirleyen parametreleri şunlardır:
Giriş sayısı: n
Çıkış sayısı: m
VE kapısı sayısı:p
Bu tür bir eleman, “p çarpımlı n x m PLA” olarak adlandırılır.

I2 I1 I0
Yandaki şekilde örnek olarak 5
çarpımlı 3x4 bir PLA gösterilmiştir.
PLA’larda yüz civarında bağlaç
bulunur.
Örnek: 82S100
16 giriş, 8 çıkış, 48 çarpım (VE)

O3
http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

O2

O1

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

O0
5.24
Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Örnek:
F0 = A + B' C'
F1 = A C' + A B
F2 = B' C' + A B
F3 = B' C + A

A

B

C

AB
B'C
AC'
B'C'
A

3x4PLA nın iç bağlantıları, programlamadan
sonra bu şekilde oluşur.

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

F0

F1

F2

F3

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.25

Lisans: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Basit Gösterilim: Çizimleri karmaşık hale getirmemek için PLA çizim-lerinde tüm
hatlar gösterilmez.
Onun yerine ilgili kapının girişine hangi hatlar bağlanacaksa o hattın üstüne X
konur.
Örnek:
A B C D

F0 = A B + A' B'
F1 = C D' + C' D

AB
A'B'
CD'
C'D

AB+A'B'
CD'+C'D

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.26
Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Programlanabilir Dizi Lojiği (Programmable Array Logic - PAL)
VE Bağlaçlarının girişleri PLA'larda olduğu gibi esnek bir biçimde programlanabilir.
Ancak VEYA bağlaçlarının girişleri esnek değildir. Her VEYA bağlacının girişine
sadece belli VE bağlaçlarının çıkışları bağlıdır.
Örneğin ilk VEYA bağlacının girişine sadece ilk iki VE bağlacının çıkışları gelebilir.
PAL'ler daha kolay programlanabilirler, daha ucuzdurlar, daha çok eleman
içerebilirler.
İlk olarak Monolithic Memories, Inc
(MMI) firması tarafından üretilmiştir.
MMI, daha sonra Advanced Micro
Devices (AMD) tarafından satın
alınmıştır.

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.27

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Örnek: Aşağıda PAL 16L8 elemanının bir kısmı gösterilmiştir:
16 giriş,
8 çıkış,
64 çarpım (VE)
Her VE kapısının
2x16 girişi
(kendisi ve
tümleyeni)
vardır.

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.28
Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Genel Dizi Lojiği (Generic Array Logic – GAL)
PAL ile benzer özellikler taşır.
İç yapısı CMOS transistörlerden oluşmaktadır. Defalarca silinerek tekrar
programlanabilir.
İlk olarak Lattice Semiconductor firması tarafından oluşturulmuştur.
Örnek: GAL16V8

Karmaşık PLD (Complex PLD – CPLD)
Aynı tümleşik devrenin içinde birden fazla PLD (macro cell) bulunur.
Her bir PLD, GAL özelliklerine sahiptir.
Toplam kapı sayısı birkaç bin ile birkaç yüz bin arasındadır.
Hem PLD’lerin iç yapıları hem de aralarındaki bağlantılar programlanabilir.
Örnek: Atmel ATF1500
32 giriş/çıkış + 4 giriş
32 adet PLD (macro cell) içerir.

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.29

Sayısal Devreler (Lojik Devreleri)

Sahada Programlanabilir Kapı Dizisi
(Field-Programmable Gate Array – FPGA)
Çok sayıda işlevsel blok ve bloklar arasındaki bağlantılardan oluşurlar.
Defalarca silinerek tekrar programlanabilir.
Toplam kapı sayısı birkaç bin ile birkaç milyon arasındadır.
Karmaşık sayısal devrelerin (örneğin özel amaçlı mikroişlemciler)
gerçeklenmesinde kullanılırlar.
CPLD’lere göre daha esnek ve daha yeteneklidirler ancak gecikmeleri ve
maliyetleri daha yüksektir.
Örnek: Atmel AT6010
204 giriş/çıkış
30000 bağlaç

http://akademi.itu.edu.tr/buzluca

2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA

5.30

More Related Content

What's hot

Διαγώνισμα δομή ακολουθίας ΑΕΠΠ
Διαγώνισμα δομή ακολουθίας ΑΕΠΠΔιαγώνισμα δομή ακολουθίας ΑΕΠΠ
Διαγώνισμα δομή ακολουθίας ΑΕΠΠEleni Kokkinou
 
Ασκήσεις Πανελληνίων ΑΟΘ
Ασκήσεις Πανελληνίων ΑΟΘΑσκήσεις Πανελληνίων ΑΟΘ
Ασκήσεις Πανελληνίων ΑΟΘGeorgia Kazakou
 
Ασκήσεις στο δομή ακολουθίας
Ασκήσεις στο δομή ακολουθίαςΑσκήσεις στο δομή ακολουθίας
Ασκήσεις στο δομή ακολουθίαςEleni Kokkinou
 
Ασφαλής χρήση Διαδικτύου & e-πολιτειότητα
Ασφαλής χρήση Διαδικτύου &  e-πολιτειότηταΑσφαλής χρήση Διαδικτύου &  e-πολιτειότητα
Ασφαλής χρήση Διαδικτύου & e-πολιτειότηταVasilis Drimtzias
 
πρόχειρο διαγώνισμα αρχές επιστήμης Υπολογιστών 2014 5
πρόχειρο διαγώνισμα αρχές επιστήμης Υπολογιστών 2014 5πρόχειρο διαγώνισμα αρχές επιστήμης Υπολογιστών 2014 5
πρόχειρο διαγώνισμα αρχές επιστήμης Υπολογιστών 2014 5Ιωάννου Γιαννάκης
 
75 ερωτήσεις Σ-Λ στο Κεφάλαιο 1ο Ανάλυσης (word+mathtype)
75 ερωτήσεις Σ-Λ  στο Κεφάλαιο 1ο Ανάλυσης (word+mathtype)75 ερωτήσεις Σ-Λ  στο Κεφάλαιο 1ο Ανάλυσης (word+mathtype)
75 ερωτήσεις Σ-Λ στο Κεφάλαιο 1ο Ανάλυσης (word+mathtype)Μάκης Χατζόπουλος
 
ΑΕΠΠ: Σύνθετες Λογικές Συνθήκες
ΑΕΠΠ: Σύνθετες Λογικές ΣυνθήκεςΑΕΠΠ: Σύνθετες Λογικές Συνθήκες
ΑΕΠΠ: Σύνθετες Λογικές ΣυνθήκεςNikos Michailidis
 
Διαγώνισμα 1ο και 2ο κεφ ΑΕΠΠ
Διαγώνισμα 1ο και 2ο κεφ ΑΕΠΠΔιαγώνισμα 1ο και 2ο κεφ ΑΕΠΠ
Διαγώνισμα 1ο και 2ο κεφ ΑΕΠΠEleni Kokkinou
 
Παρουσίαση Κεφαλαίου 1 ΑΕΠΠ
Παρουσίαση Κεφαλαίου 1 ΑΕΠΠΠαρουσίαση Κεφαλαίου 1 ΑΕΠΠ
Παρουσίαση Κεφαλαίου 1 ΑΕΠΠGregory Davrazos
 
2.2.7.2 δομή ακολουθίας
2.2.7.2 δομή ακολουθίας2.2.7.2 δομή ακολουθίας
2.2.7.2 δομή ακολουθίαςMariaProGr
 
Kef10 a synartiseis
Kef10 a synartiseisKef10 a synartiseis
Kef10 a synartiseismnikol
 
Κεφ. 8 Εντολές Επιλογής και Επανάληψης
Κεφ. 8 Εντολές Επιλογής και ΕπανάληψηςΚεφ. 8 Εντολές Επιλογής και Επανάληψης
Κεφ. 8 Εντολές Επιλογής και ΕπανάληψηςΙωάννου Γιαννάκης
 
στοιχεία του περιβάλλοντος
στοιχεία του περιβάλλοντοςστοιχεία του περιβάλλοντος
στοιχεία του περιβάλλοντοςgeorbal
 
ανάλυση προβλήματος
ανάλυση προβλήματοςανάλυση προβλήματος
ανάλυση προβλήματοςsziovas
 
ΑΕΠΠ
ΑΕΠΠΑΕΠΠ
ΑΕΠΠmnikol
 
Εισαγωγή στις αρχές της επιστήμης των ΗΥ Κεφ 2 2 7_3
Εισαγωγή στις αρχές της επιστήμης των ΗΥ Κεφ 2 2 7_3Εισαγωγή στις αρχές της επιστήμης των ΗΥ Κεφ 2 2 7_3
Εισαγωγή στις αρχές της επιστήμης των ΗΥ Κεφ 2 2 7_3Ιωάννου Γιαννάκης
 
ΑΕΠΠ: 3ο Επαναληπτικό Τεστ
ΑΕΠΠ: 3ο Επαναληπτικό ΤεστΑΕΠΠ: 3ο Επαναληπτικό Τεστ
ΑΕΠΠ: 3ο Επαναληπτικό ΤεστNikos Michailidis
 
2.1 - Problem
2.1 - Problem2.1 - Problem
2.1 - Problemgogotsis9
 

What's hot (20)

Διαγώνισμα δομή ακολουθίας ΑΕΠΠ
Διαγώνισμα δομή ακολουθίας ΑΕΠΠΔιαγώνισμα δομή ακολουθίας ΑΕΠΠ
Διαγώνισμα δομή ακολουθίας ΑΕΠΠ
 
Ασκήσεις Πανελληνίων ΑΟΘ
Ασκήσεις Πανελληνίων ΑΟΘΑσκήσεις Πανελληνίων ΑΟΘ
Ασκήσεις Πανελληνίων ΑΟΘ
 
Ασκήσεις στο δομή ακολουθίας
Ασκήσεις στο δομή ακολουθίαςΑσκήσεις στο δομή ακολουθίας
Ασκήσεις στο δομή ακολουθίας
 
Ασφαλής χρήση Διαδικτύου & e-πολιτειότητα
Ασφαλής χρήση Διαδικτύου &  e-πολιτειότηταΑσφαλής χρήση Διαδικτύου &  e-πολιτειότητα
Ασφαλής χρήση Διαδικτύου & e-πολιτειότητα
 
πρόχειρο διαγώνισμα αρχές επιστήμης Υπολογιστών 2014 5
πρόχειρο διαγώνισμα αρχές επιστήμης Υπολογιστών 2014 5πρόχειρο διαγώνισμα αρχές επιστήμης Υπολογιστών 2014 5
πρόχειρο διαγώνισμα αρχές επιστήμης Υπολογιστών 2014 5
 
διέγερση ατόμου
διέγερση ατόμουδιέγερση ατόμου
διέγερση ατόμου
 
75 ερωτήσεις Σ-Λ στο Κεφάλαιο 1ο Ανάλυσης (word+mathtype)
75 ερωτήσεις Σ-Λ  στο Κεφάλαιο 1ο Ανάλυσης (word+mathtype)75 ερωτήσεις Σ-Λ  στο Κεφάλαιο 1ο Ανάλυσης (word+mathtype)
75 ερωτήσεις Σ-Λ στο Κεφάλαιο 1ο Ανάλυσης (word+mathtype)
 
ΑΕΠΠ: Σύνθετες Λογικές Συνθήκες
ΑΕΠΠ: Σύνθετες Λογικές ΣυνθήκεςΑΕΠΠ: Σύνθετες Λογικές Συνθήκες
ΑΕΠΠ: Σύνθετες Λογικές Συνθήκες
 
Διαγώνισμα 1ο και 2ο κεφ ΑΕΠΠ
Διαγώνισμα 1ο και 2ο κεφ ΑΕΠΠΔιαγώνισμα 1ο και 2ο κεφ ΑΕΠΠ
Διαγώνισμα 1ο και 2ο κεφ ΑΕΠΠ
 
Παρουσίαση Κεφαλαίου 1 ΑΕΠΠ
Παρουσίαση Κεφαλαίου 1 ΑΕΠΠΠαρουσίαση Κεφαλαίου 1 ΑΕΠΠ
Παρουσίαση Κεφαλαίου 1 ΑΕΠΠ
 
2.2.7.2 δομή ακολουθίας
2.2.7.2 δομή ακολουθίας2.2.7.2 δομή ακολουθίας
2.2.7.2 δομή ακολουθίας
 
Kef10 a synartiseis
Kef10 a synartiseisKef10 a synartiseis
Kef10 a synartiseis
 
Κεφ. 8 Εντολές Επιλογής και Επανάληψης
Κεφ. 8 Εντολές Επιλογής και ΕπανάληψηςΚεφ. 8 Εντολές Επιλογής και Επανάληψης
Κεφ. 8 Εντολές Επιλογής και Επανάληψης
 
στοιχεία του περιβάλλοντος
στοιχεία του περιβάλλοντοςστοιχεία του περιβάλλοντος
στοιχεία του περιβάλλοντος
 
Κεφ. 1 Ανάλυση Προβλήματος
Κεφ. 1 Ανάλυση ΠροβλήματοςΚεφ. 1 Ανάλυση Προβλήματος
Κεφ. 1 Ανάλυση Προβλήματος
 
ανάλυση προβλήματος
ανάλυση προβλήματοςανάλυση προβλήματος
ανάλυση προβλήματος
 
ΑΕΠΠ
ΑΕΠΠΑΕΠΠ
ΑΕΠΠ
 
Εισαγωγή στις αρχές της επιστήμης των ΗΥ Κεφ 2 2 7_3
Εισαγωγή στις αρχές της επιστήμης των ΗΥ Κεφ 2 2 7_3Εισαγωγή στις αρχές της επιστήμης των ΗΥ Κεφ 2 2 7_3
Εισαγωγή στις αρχές της επιστήμης των ΗΥ Κεφ 2 2 7_3
 
ΑΕΠΠ: 3ο Επαναληπτικό Τεστ
ΑΕΠΠ: 3ο Επαναληπτικό ΤεστΑΕΠΠ: 3ο Επαναληπτικό Τεστ
ΑΕΠΠ: 3ο Επαναληπτικό Τεστ
 
2.1 - Problem
2.1 - Problem2.1 - Problem
2.1 - Problem
 

Similar to Sayısal Devreler 05, Feza BUZLUCA

3 girişli ve değil(nand) kapısı sağlamlık - 3 input nand gate stability control
3 girişli ve değil(nand) kapısı sağlamlık - 3 input nand gate stability control3 girişli ve değil(nand) kapısı sağlamlık - 3 input nand gate stability control
3 girişli ve değil(nand) kapısı sağlamlık - 3 input nand gate stability controlÇağın Çevik
 
Multiplexer 0-15 arasındaki ikilik sayıları 7 parçalı göstergede (0-f) şeklin...
Multiplexer 0-15 arasındaki ikilik sayıları 7 parçalı göstergede (0-f) şeklin...Multiplexer 0-15 arasındaki ikilik sayıları 7 parçalı göstergede (0-f) şeklin...
Multiplexer 0-15 arasındaki ikilik sayıları 7 parçalı göstergede (0-f) şeklin...Çağın Çevik
 
H8 blm221 multiplexer-decoder-bellekler
H8 blm221 multiplexer-decoder-belleklerH8 blm221 multiplexer-decoder-bellekler
H8 blm221 multiplexer-decoder-belleklerkarmuhtam
 
H8 blm221 (1)
H8 blm221 (1)H8 blm221 (1)
H8 blm221 (1)karmuhtam
 
Analog Sayısal ve Sayısal Analog Çeviriciler
Analog Sayısal ve Sayısal Analog ÇeviricilerAnalog Sayısal ve Sayısal Analog Çeviriciler
Analog Sayısal ve Sayısal Analog ÇeviricilerŞahabettin Akca
 
Bilgisayar Mimarisi Ek A, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi Ek A, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi Ek A, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi Ek A, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
PLC Eğitimi-2.pdf
PLC Eğitimi-2.pdfPLC Eğitimi-2.pdf
PLC Eğitimi-2.pdfAyhani1
 
Som algorithms in artificial neural networks
Som algorithms in artificial neural networksSom algorithms in artificial neural networks
Som algorithms in artificial neural networksEsranur Öğretmen
 
5G ve Ötesi Haberleşme Sistemleri için Kutup Kodları (Polar Codes)
5G ve Ötesi Haberleşme Sistemleri için Kutup Kodları (Polar Codes)5G ve Ötesi Haberleşme Sistemleri için Kutup Kodları (Polar Codes)
5G ve Ötesi Haberleşme Sistemleri için Kutup Kodları (Polar Codes)BURCU BARIŞ
 
Kodlayiclar Proteus
Kodlayiclar ProteusKodlayiclar Proteus
Kodlayiclar Proteusyeniceliyim
 
Bcd 7 Segment Kod Cozucu proteus
Bcd 7 Segment Kod Cozucu proteusBcd 7 Segment Kod Cozucu proteus
Bcd 7 Segment Kod Cozucu proteusyeniceliyim
 

Similar to Sayısal Devreler 05, Feza BUZLUCA (11)

3 girişli ve değil(nand) kapısı sağlamlık - 3 input nand gate stability control
3 girişli ve değil(nand) kapısı sağlamlık - 3 input nand gate stability control3 girişli ve değil(nand) kapısı sağlamlık - 3 input nand gate stability control
3 girişli ve değil(nand) kapısı sağlamlık - 3 input nand gate stability control
 
Multiplexer 0-15 arasındaki ikilik sayıları 7 parçalı göstergede (0-f) şeklin...
Multiplexer 0-15 arasındaki ikilik sayıları 7 parçalı göstergede (0-f) şeklin...Multiplexer 0-15 arasındaki ikilik sayıları 7 parçalı göstergede (0-f) şeklin...
Multiplexer 0-15 arasındaki ikilik sayıları 7 parçalı göstergede (0-f) şeklin...
 
H8 blm221 multiplexer-decoder-bellekler
H8 blm221 multiplexer-decoder-belleklerH8 blm221 multiplexer-decoder-bellekler
H8 blm221 multiplexer-decoder-bellekler
 
H8 blm221 (1)
H8 blm221 (1)H8 blm221 (1)
H8 blm221 (1)
 
Analog Sayısal ve Sayısal Analog Çeviriciler
Analog Sayısal ve Sayısal Analog ÇeviricilerAnalog Sayısal ve Sayısal Analog Çeviriciler
Analog Sayısal ve Sayısal Analog Çeviriciler
 
Bilgisayar Mimarisi Ek A, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi Ek A, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi Ek A, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi Ek A, Feza BUZLUCA
 
PLC Eğitimi-2.pdf
PLC Eğitimi-2.pdfPLC Eğitimi-2.pdf
PLC Eğitimi-2.pdf
 
Som algorithms in artificial neural networks
Som algorithms in artificial neural networksSom algorithms in artificial neural networks
Som algorithms in artificial neural networks
 
5G ve Ötesi Haberleşme Sistemleri için Kutup Kodları (Polar Codes)
5G ve Ötesi Haberleşme Sistemleri için Kutup Kodları (Polar Codes)5G ve Ötesi Haberleşme Sistemleri için Kutup Kodları (Polar Codes)
5G ve Ötesi Haberleşme Sistemleri için Kutup Kodları (Polar Codes)
 
Kodlayiclar Proteus
Kodlayiclar ProteusKodlayiclar Proteus
Kodlayiclar Proteus
 
Bcd 7 Segment Kod Cozucu proteus
Bcd 7 Segment Kod Cozucu proteusBcd 7 Segment Kod Cozucu proteus
Bcd 7 Segment Kod Cozucu proteus
 

More from Feza BUZLUCA

Sayısal Devreler 08, Feza BUZLUCA
Sayısal Devreler 08, Feza BUZLUCASayısal Devreler 08, Feza BUZLUCA
Sayısal Devreler 08, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Sayısal Devreler 09, Feza BUZLUCA
Sayısal Devreler 09, Feza BUZLUCASayısal Devreler 09, Feza BUZLUCA
Sayısal Devreler 09, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 03, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 03, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 03, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 03, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 01, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 01, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 01, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 01, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 02, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 02, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 02, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 02, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 10, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 10, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 10, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 10, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 09, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 09, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 09, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 09, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 08, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 08, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 08, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 08, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 07, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 07, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 07, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 07, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 06, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 06, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 06, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 06, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 05, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 05, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 05, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 05, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 04, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 04, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 04, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 04, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi Ek B, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi Ek B, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi Ek B, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi Ek B, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 
Sayısal Devreler 04, Feza BUZLUCA
Sayısal Devreler 04, Feza BUZLUCASayısal Devreler 04, Feza BUZLUCA
Sayısal Devreler 04, Feza BUZLUCAFeza BUZLUCA
 

More from Feza BUZLUCA (14)

Sayısal Devreler 08, Feza BUZLUCA
Sayısal Devreler 08, Feza BUZLUCASayısal Devreler 08, Feza BUZLUCA
Sayısal Devreler 08, Feza BUZLUCA
 
Sayısal Devreler 09, Feza BUZLUCA
Sayısal Devreler 09, Feza BUZLUCASayısal Devreler 09, Feza BUZLUCA
Sayısal Devreler 09, Feza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 03, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 03, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 03, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 03, Feza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 01, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 01, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 01, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 01, Feza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 02, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 02, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 02, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 02, Feza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 10, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 10, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 10, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 10, Feza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 09, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 09, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 09, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 09, Feza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 08, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 08, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 08, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 08, Feza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 07, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 07, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 07, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 07, Feza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 06, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 06, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 06, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 06, Feza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 05, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 05, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 05, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 05, Feza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi 04, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 04, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi 04, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi 04, Feza BUZLUCA
 
Bilgisayar Mimarisi Ek B, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi Ek B, Feza BUZLUCABilgisayar Mimarisi Ek B, Feza BUZLUCA
Bilgisayar Mimarisi Ek B, Feza BUZLUCA
 
Sayısal Devreler 04, Feza BUZLUCA
Sayısal Devreler 04, Feza BUZLUCASayısal Devreler 04, Feza BUZLUCA
Sayısal Devreler 04, Feza BUZLUCA
 

Sayısal Devreler 05, Feza BUZLUCA

  • 1. Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Ders Notlarının Creative Commons lisansı Feza BUZLUCA’ya aittir. Lisans: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ Tümleştirilmiş Kombinezonsal Devre Elemanları Sayısal sistemlerin gerçekleştirilmesinde çokça kullanılan lojik devreler, lojik bağlaçların bir araya getirilmesiyle tümleştirilmiş devre (entegre devre, tümdevre) (integrated circuit –IC) olarak üretilirler ve satılırlar. Bağlaçlar yerine bu hazır devrelerin kullanılması tasarımları kolaylaştırır. Tümdevreler içerdikleri kapı sayısına göre çeşitli gruplara ayrılırlar. Tümleştirme düzeylerine göre gruplama: • Küçük Ölçekli Tümleştirme (Small-Scale Integration SSI): Bu gruptaki tümdevreler 10 taneden az lojik kapı içerirler. Örneğin 7400 4 adet TVE kapısı içerir. • Orta Ölçekli Tümleştirme (Medium-Scale Integration MSI): Bu gruptaki tümdevreler 10 ile 1000 tane arasında lojik kapı içerirler. Toplayıcı, veri seçici, kod çözücü elemanlar bu gruba girer. • Büyük Ölçekli Tümleştirme (Large-Scale Integration LSI): Bu gruptaki tümdevreler binler mertebesinde lojik kapı içerirler. Mikroişlemciler, bellekler bu grupta yer alırlar. • Çok Büyük Ölçekli Tümleştirme (Veri Large-Scale Integration VLSI): Bu gruptaki tümdevreler yüzbinlerce ve daha fazla sayıda lojik kapı içerirler. Örnek: Gelişmiş mikroişlemciler ve büyük bellek tümdevreleri. http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.1 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Yarım Toplayıcı (Half Adder): İki adet birer bitlik sayıyı toplayan bir devredir. a: Birinci Sayı a s b: İkinci Sayı Yarım s: Sonuç b c Toplayıcı c: Elde Çıkışı a 0 0 1 1 b 0 1 0 1 c 0 0 0 1 s 0 1 1 0 a Doğruluk tablosundan devrenin b ifadesi elde edilir. s s= ab' + a'b c= ab c Bu devre yanda gösterildiği gibi YA DA (DARVEYA) (EXOR) bağlacı kullanılarak da gerçeklenebilir. s= a ⊕ b c= ab http://akademi.itu.edu.tr/buzluca a b s c 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.2
  • 2. Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Tam Toplayıcı (Full Adder): İki adet birer bitlik sayıyı eldeli olarak toplayan devredir. a b ci s Tam Toplayıcı co s bc b i a 00 01 11 10 0 0 1 0 1 co a a 1 1 0 a 0 0 0 0 1 1 1 1 a: Birinci Sayı b: İkinci Sayı ci: Elde Girişi (Carry in) s: Sonuç co: Elde Çıkışı (Carry out) bci b 0 0 1 1 0 0 1 1 ci 0 1 0 1 0 1 0 1 01 11 10 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 ci s 0 1 1 0 1 0 0 1 b 00 a 1 1 co 0 0 0 1 0 1 1 1 s= a'b'ci + a'bci'+ ab'ci'+ abci s= a ⊕ (b ⊕ ci) s= a ⊕ b ⊕ ci ci co = aci + bci+ ab http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.3 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) n-Bitlik İkili Paralel Toplayıcı: İki adet n bitlik 2’li sayıyı toplayan devredir. Toplanmak istenen sayıların basamak sayısına bağlı olarak bir bitlik tam toplayıcılar peş peşe bağlanarak ikili paralel toplayıcılar gerçeklenebilir. B A Aşağıda 4 bitlik bir ikili toplayıcının iç yapısı gösterilmiştir. n n B3 A3 B2 A2 B1 A1 B0 A0 cout n bitlik paralel cin a b co TT ci s c4 c3 b a co TT ci s S3 1. Sayı: A3A2A1A0 2.Sayı: B3B2B1B0 Sonuç: S3S2S1S0 Elde Girişi: c0 Elde Çıkışı: c4 http://akademi.itu.edu.tr/buzluca S2 c2 b a co TT ci s S1 Örnek: 1. Sayı: 0110 2.Sayı: 1100 Sonuç: 0010 Elde : 1 c1 b toplayıcı a co TT ci s S0 n c0 S 7483 tümdevresi 4 bitlik bir ikili paralel toplayıcıdır. B4 Σ4 C4 C0 GND B1 A1 Σ1 7483 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.4
  • 3. Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Çıkarma Devresi Çıkarma işlemi "2'ye tümleyeni ile toplama" şeklinde gerçekleştirilir. Çıkarma devresi n bitlik bir tam toplayıcı ve tümleme kapıları ile gerçeklenebilir. Örnek: 4 bitlik çıkarma devresi S=A–B B sayısının 2'ye tümleyeni A ile toplanır. S= A – B = A + 2'ye tümleme(B) = A + (B'+1) B3 B2 B1 B0 cout A3 A2 A1 A0 cin 4 bitlik paralel toplayıcı cout = 0 : Borç var cout = 1 : Borç yok '1' 2'ye tümlemedeki +1 işlemini gerçekleştirmek için S3 S2 S1 S0 http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 5.5 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Veri Seçiciler (Multiplexer): 2n 2n:1 • 2n adet veri girişi (I), n adet seçme (denetim) girişi (S), I Z VS 1 adet çıkışı (Z) vardır. n • Seçme girişlerine gelen değere göre, veri girişlerinden S birindeki değer çıkışa aktarılır. •Seçme girişlerindeki n bitlik ikili sayı hangi veri girişinin seçileceğini belirler. • Veri seçiciler giriş sayılarına göre m:1 olarak adlandırılır. Burada m veri girişlerinin sayısını gösterir. Örnek: 2:1 Veri seçici (“İkiye bir veri seçici” olarak okunur.) Doğruluk Tablosu: İşlev Tablosu: I0 I1 2:1 VS Z I0 Z I1 s 0 1 Z I0 I1 s s Lojik ifade: Z = s' I0 + s I1 http://akademi.itu.edu.tr/buzluca I1 0 0 0 0 1 1 1 1 I0 0 0 1 1 0 0 1 1 s 0 1 0 1 0 1 0 1 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA Z 0 0 1 0 0 1 1 1 5.6
  • 4. Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Veri seçicilerin paralel bağlanması: A İki adet n bitlik veri arasında seçme yapmak için n adet 2:1 veri seçici paralel olarak bağlanır. Yanda blok diyagramı verilen devre, x seçme girişinin değerine bağlı olarak n bitlik A ya da B sayılarından birini Z çıkışına aktarmaktadır. B n n 1 0 n x 2:1 Veri Seçici n X=0 → Z=A X=1 → Z=B x Z Örnek: 4 bitlik bitlik A ya da B sayılarından birini Z çıkışına aktaran devre A3 B3 0 A2 1 0 2:1 MUX 3 s B2 A1 1 0 2:1 MUX 2 s B1 1 2:1 MUX 1 s A0 B0 0 1 2:1 MUX 0 s x Z2 Z3 Z1 Z0 Bu devrede tüm veri seçicilerin seçme uçları ortaktır (kısa devre). http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.7 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Veri seçicilerin kullanımına bir örnek: Bir toplayıcının girişine isteğe bağlı olarak farklı sayılar uygulanabilir. X Y n Sa s W n 0 Z n n 0 1 MUX 1 1 MUX 2 n n A s Sb Sa Sb 0 0 0 1 1 0 1 1 Sonuç X+W X+Z Y+W Y+Z B n-bit Toplayıcı n Cout Sonuç n bitlik iki sayı arasında seçim yapabilmek için nx2:1 veri seçici kullanmak gerekir Örnek Tümdevre: 74151 içinde bir adet 8:1 veri seçici bulunduran bir tümdevredir. http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.8
  • 5. Lisans: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Diğer Veri Seçici (MUX) Örnekleri: İşlev Tablosu: I0 I1 I2 I3 4:1 mux s1s0 00 01 10 11 Z s1 s0 İşlev Tablosu: I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Z I0 I1 I2 I3 8:1 mux Lojik İfadeler: Z s2 s1 s0 s2s1s0 000 001 010 011 100 101 110 111 2:1 mux: Z = s' I0 + s I1 4:1 mux: Z = s1' s0' I0 + s1' s0 I1 + s1 s0' I2 + s1 s0 I3 8:1 mux: Z I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Z = s2's1's0' I0 + s2's1's0 I1 + s2's1s0' I2 + s2's1s0 I3 + s2s1's0' I4 + s2s1's0 I5 + s2s1s0' I6 + s2s1s0 I7 k −1 Genel İfade (k:1 Mux): Z = ∑ (m j I j ) k=2n , mj= j. minterim j =0 http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.9 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Veri Seçiciler lojik bağlaçlar kullanılarak aşağıdaki gibi gerçeklenebilirler. I1 s I0 2:1 mux I1 s I0 s1 s0 s1 s0 I0 I1 I1 I2 I2 I3 4:1 mux I0 I3 http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.10
  • 6. Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Büyük boyutlardaki veri seçiciler, daha küçüklerin uygun şekilde bağlanmasıyla gerçeklenebilir. Aşağıda 8:1 veri seçicinin 2 farklı şekilde gerçeklenmesi gösterilmiştir. 1. Yöntem: I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 0 1 2 3 0 1 2 3 2. Yöntem: 8:1 mux 4:1 mux 0 1 2:1 mux I0 I1 2:1 mux I2 I3 0 1 2:1 mux 0 1 2:1 mux I6 I7 0 1 2:1 mux Z 4:1 mux s1 s0 0 1 I4 I5 1 0 s2 Burada s0 ve s1 seçme girişleri 4:1 veri seçicileri için ortaktır. İki veri seçicinin de aynı girişi seçilir. 8:1 mux 0 1 2 3 4:1 mux Z 1 0 s2 s1 s0 Hangi veri seçicinin çıkışının seçileceğini ise s2 belirler. http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.11 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Veri Seçiciler ile Genel Amaçlı Lojik Devre Tasarımı 1: 2n:1 boyutlu bir adet veri seçici kullanılarak n girişli, bir çıkışlı herhangi bir lojik devre başka bir bağlaç kullanmadan gerçeklenebilir. Yöntem: • Tasarlanacak olan fonksiyonun değişkenleri (devrenin girişleri) veri seçicinin seçme uçlarına bağlanır. • Her seçme değeri bir giriş kombinezonuna karşı düştüğüne göre, tasarlanmak istenen fonksiyonun doğruluk tablosuna göre veri seçicinin veri girişlerine lojik "0" veya "1" sabitleri bağlanır. Örnek: F(A,B,C) = m0 + m2 + m6 + m7 = ∪1(0,2,6,7) No. A B C F 0 000 1 1 001 0 2 010 1 3 011 0 4 100 0 5 101 0 6 110 1 7 111 1 http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 2 3 4 8:1 MUX 5 6 7 S2 S1 S0 A B F C 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.12
  • 7. Lisans: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Veri Seçiciler ile Genel Amaçlı Lojik Devre Tasarımı 2: 2n-1:1 boyutlu bir adet veri seçici kullanılarak n girişli, bir çıkışlı herhangi bir lojik devre ek olarak sadece bir adet tümleme bağlacı kullanılarak gerçeklenebilir. Yöntem: • Tasarlanacak olan fonksiyonun değişkenlerinden n-1 tanesi veri seçicinin seçme uçlarına bağlanır. • Arta kalan değişkenin kendisi ya da tümleyeni, doğruluk tablosuna göre veri seçicinin veri girişlerine bağlanır. Örnek: F(A,B,C) = m0 + m2 + m6 + m7 = ∪1(0,2,6,7) 1 Hatırlatma: 0 8:1 VS ile Çözüm: 1 (Bir önceki yöntem) 0 0 0 1 1 0 1 2 3 4 8:1 MUX 5 6 7 S2 S1 S0 A B F A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 4:1 VS ile Çözüm: C 0 1 0 1 0 1 0 1 F 1 0 1 0 0 0 1 1 C' C' 0 0 1 4:1 MUX 2 3 S1 S0 A 1 F B Burada her iki c′ değeri de aynı tümleme kapısından elde edilebilir. C http://akademi.itu.edu.tr/buzluca C' C' 0 1 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.13 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Yayıcı Makas (Demultiplexer): • 1 adet veri girişi, n adet seçme (denetim) girişi, 2n adet çıkışı vardır. • Seçme girişlerine gelen değere göre, veri girişindeki değer çıkışlardan birine aktarılır. Diğer çıkışlar "0" değerini alır. Seçme girişlerindeki n bitlik ikili sayı girişteki değerin hangi çıkışa aktarılacağını belirler. • Yayıcılar çıkış sayılarına göre 1:m olarak adlandırılır. Burada m çıkış sayısını gösterir. Örnek: 1:2 Yayıcı Makas (“Bire iki yayıcı” olarak okunur) G 1:2 Yayıcı O0 O1 s G İşlev Tablosu: s 0 1 O1 O0 0 G G 0 Doğruluk Tablosu: s 0 0 1 1 G 0 1 0 1 O1 0 0 0 1 O0 0 1 0 0 O0 S O1 http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.14
  • 8. Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Kod Çözücüler (Decoder): • n adet seçme (denetim) girişi, 2n adet çıkışı vardır. • Seçme girişlerine gelen değere göre, çıkışlardan bir tanesi "1" değerini, diğerleri "0" değerini alır. Seçme girişlerindeki n bitlik ikili sayı hangi çıkın "1" değerini alacağını belirler. • Kod çözücü, girişine sabit "1" değeri verilmiş bir yayıcı makas gibi düşünülebilir. • Kod çözücüler seçme girişi ve çıkış sayılarına göre n:2n olarak adlandırılır. Burada n seçme girişi sayısı, 2n çıkış sayısıdır. Örnek: 3:8 Kod Çözücü 0 1 2 3 3:8 DEC 4 5 6 7 O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 S2 S1 S0 S2 S1 S0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 http://akademi.itu.edu.tr/buzluca O7 0 0 0 0 0 0 0 1 O6 0 0 0 0 0 0 1 0 O5 0 0 0 0 0 1 0 0 O4 0 0 0 0 1 0 0 0 O3 O2 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 O1 0 1 0 0 0 0 0 0 O0 1 0 0 0 0 0 0 0 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.15 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) 3:8 Kod Çözücünün İç Yapısı s0 O O O s1 s2 O O O Örnek Tümdevre: 74138 içinde bir adet 3:8 kod çözücü bulunduran bir tümdevredir. http://akademi.itu.edu.tr/buzluca O O 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.16
  • 9. Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Kod Çözücüler ile Genel Amaçlı Lojik Devre Tasarımı: n:2n boyutlu bir kod çözücü kullanılarak n girişli m çıkışlı herhangi bir genel fonksiyon ek olarak VEYA bağlaçları kullanılarak gerçeklenebilir. Yöntem: • Tasarlanacak olan fonksiyonun değişkenleri (devrenin girişleri) kod çözücünün seçme uçlarına bağlanır. • Kod çözücünün her çıkışı bir minterime karşı düşer. Gerçeklenecek olan fonksiyonu oluşturan minterimlere ilişkin çıkışlar VEYA kapıları ile toplanır. Örnek: F(A,B,C) = m0 + m2 + m6 + m7 = ∪1(0,2,6,7) 0 1 2 3 3:8 DEC 4 5 6 7 S2 S1 S0 A B A'B'C' A'B'C A'BC' A'BC AB'C' AB'C ABC' ABC F C http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.17 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Örnek: 4 girişli 3 çıkışlı genel fonksiyon tasarımı F1(A,B,C,D) = A' B C' D + A' B' C D + A B C D F2 (A,B,C,D) = A B C' D’ + A B C F3 (A,B,C,D) = (A' + B' + C' + D') 0 1 2 3 4 5 6 4:16 7 DEC 8 9 10 11 12 13 14 s3 s2 s1 s0 15 A'B'C'D' A'B'C'D A'B'CD' A'B'CD A'BC'D' A'BC'D A'BCD' A'BCD AB'C'D' AB'C'D AB'CD' AB'CD ABC'D' ABC'D ABCD' ABCD F1 F2 F3 A B C D http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.18
  • 10. Lisans: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) İzin Girişli (Enable -EN) Kod Çözücü: Kod çözücülerde seçme girişlerine ek olarak izin girişi de (Enable –EN) olabilir. EN girişi lojik “1” olduğunda kod çözücü normal işlevini görür. EN girişi lojik “0” olduğunda kod çözücünün tüm çıkışları “0” olur. Aşağıda izin girişli bir 2:4 kod çözücü gösterilmiştir: 2: 4 Kod çözücü http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.19 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Kod çözücülerin kullanımına ilişkin bir örnek Bazı sistemlerde bir grup elemandan sadece bir tanesinin belli bir anda etki olması istenir. Diğer bir ifadeyle aynı anda iki eleman etkin (aktif) olamaz. Bu tür etkin/etkisiz yapılabilen elemanların seçme (chip select -CS) girişleri bulunur. Kod çözücüler istenen elemanı seçerek etkin yapmak için kullanılırlar. Örnek: 4 adet elemanı (birimi) kontrol eden kod çözücü Ortak Yol Eleman #0 CS Eleman #1 CS Eleman #2 CS Eleman #3 CS O0 O1 O O3 2 2:4 Kod Çözücü EN 1 1 1 1 0 0 0 1 1 X 0 1 0 1 X #0 #1 #2 #3 + - + - + - + - s1 s0 EN EN s1 s0 s1 s0 http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.20
  • 11. Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Programlanabilir Lojik Elemanlar (Programmable Logic Device- PLD) Günümüzde karmaşık sayısal devreler programlanabilir lojik elemanlar kullanılarak gerçeklenirler. Bu elemanlar, içinde çok sayıda lojik bağlaç bulunduran tümdevrelerdir (birkaç yüz birkaç milyon). Bazılarının içinde bellek elemanları da (flip-flop) bulunur. Tasarımcı bir "programlama" dili ve cihazı kullanarak bu bağlaçların arasında belli sınırlar içinde istediği bağlantıları gerçekleştirebilir. Böylece sadece tek bir tümdevre kullanılarak karmaşık lojik devreler gerçekleştirilebilir. Programlanabilir lojik elemanların çeşitli türleri vardır: • Programmable Logic Array – PLA • Programmable Array Logic – PAL • Generic Array Logic – GAL • Complex PLD – CPLD • Field-Programmable Gate Array – FPGA http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.21 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Programlama: Bu elemanların iç yapılarının düzenlenebilmesi (programlama) için lojik kapılar arasındaki bağlantı noktalarında "sigortalar" (fuse) bulunur. İlk PLD türlerinde (PLA, PAL) bipolar transistörler (Bkz. Bölüm 9) kullanılmıştır. Bu elemanlarda sigortalar sadece bir defa kopartılarak programlama yapılabilir. Günümüz elemanlarında (GAL, CPLD, FPGA) CMOS transistörler ve programlama için bellek elemanları kullanılmaktadır. Bu elemanlar defalarca silinip programlanabilirler. Bu elemanları programlamak için çeşitli donanım betimleme dilleri (Hardware Description Language – HDL) ve cihazlar kullanılır. HDL örnekleri: PALASM ABEL Verilog VHDL (Veri high speed integreated circuits HDL) http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.22
  • 12. Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Programlanabilir Lojik Dizi (Programmable Logic Array - PLA) Girişlerinde VE (çarpım) çıkışlarında ise VEYA (toplama) elemanları bulunur. girişler VEYA dizisi çarpım terimleri ¨ ¨ VE dizisi ¨ ¨ … ¨ ¨ ¨ ¨ … çıkışlar PLA’lar VE, VEYA gruplarının esnek olarak programlanabildiği elemanlardır. http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.23 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) PLA’ların sınırlarını belirleyen parametreleri şunlardır: Giriş sayısı: n Çıkış sayısı: m VE kapısı sayısı:p Bu tür bir eleman, “p çarpımlı n x m PLA” olarak adlandırılır. I2 I1 I0 Yandaki şekilde örnek olarak 5 çarpımlı 3x4 bir PLA gösterilmiştir. PLA’larda yüz civarında bağlaç bulunur. Örnek: 82S100 16 giriş, 8 çıkış, 48 çarpım (VE) O3 http://akademi.itu.edu.tr/buzluca O2 O1 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA O0 5.24
  • 13. Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Örnek: F0 = A + B' C' F1 = A C' + A B F2 = B' C' + A B F3 = B' C + A A B C AB B'C AC' B'C' A 3x4PLA nın iç bağlantıları, programlamadan sonra bu şekilde oluşur. http://akademi.itu.edu.tr/buzluca F0 F1 F2 F3 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.25 Lisans: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Basit Gösterilim: Çizimleri karmaşık hale getirmemek için PLA çizim-lerinde tüm hatlar gösterilmez. Onun yerine ilgili kapının girişine hangi hatlar bağlanacaksa o hattın üstüne X konur. Örnek: A B C D F0 = A B + A' B' F1 = C D' + C' D AB A'B' CD' C'D AB+A'B' CD'+C'D http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.26
  • 14. Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Programlanabilir Dizi Lojiği (Programmable Array Logic - PAL) VE Bağlaçlarının girişleri PLA'larda olduğu gibi esnek bir biçimde programlanabilir. Ancak VEYA bağlaçlarının girişleri esnek değildir. Her VEYA bağlacının girişine sadece belli VE bağlaçlarının çıkışları bağlıdır. Örneğin ilk VEYA bağlacının girişine sadece ilk iki VE bağlacının çıkışları gelebilir. PAL'ler daha kolay programlanabilirler, daha ucuzdurlar, daha çok eleman içerebilirler. İlk olarak Monolithic Memories, Inc (MMI) firması tarafından üretilmiştir. MMI, daha sonra Advanced Micro Devices (AMD) tarafından satın alınmıştır. http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.27 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Örnek: Aşağıda PAL 16L8 elemanının bir kısmı gösterilmiştir: 16 giriş, 8 çıkış, 64 çarpım (VE) Her VE kapısının 2x16 girişi (kendisi ve tümleyeni) vardır. http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.28
  • 15. Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Genel Dizi Lojiği (Generic Array Logic – GAL) PAL ile benzer özellikler taşır. İç yapısı CMOS transistörlerden oluşmaktadır. Defalarca silinerek tekrar programlanabilir. İlk olarak Lattice Semiconductor firması tarafından oluşturulmuştur. Örnek: GAL16V8 Karmaşık PLD (Complex PLD – CPLD) Aynı tümleşik devrenin içinde birden fazla PLD (macro cell) bulunur. Her bir PLD, GAL özelliklerine sahiptir. Toplam kapı sayısı birkaç bin ile birkaç yüz bin arasındadır. Hem PLD’lerin iç yapıları hem de aralarındaki bağlantılar programlanabilir. Örnek: Atmel ATF1500 32 giriş/çıkış + 4 giriş 32 adet PLD (macro cell) içerir. http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.29 Sayısal Devreler (Lojik Devreleri) Sahada Programlanabilir Kapı Dizisi (Field-Programmable Gate Array – FPGA) Çok sayıda işlevsel blok ve bloklar arasındaki bağlantılardan oluşurlar. Defalarca silinerek tekrar programlanabilir. Toplam kapı sayısı birkaç bin ile birkaç milyon arasındadır. Karmaşık sayısal devrelerin (örneğin özel amaçlı mikroişlemciler) gerçeklenmesinde kullanılırlar. CPLD’lere göre daha esnek ve daha yeteneklidirler ancak gecikmeleri ve maliyetleri daha yüksektir. Örnek: Atmel AT6010 204 giriş/çıkış 30000 bağlaç http://akademi.itu.edu.tr/buzluca 2000-2012 Yrd.Doç.Dr. Feza BUZLUCA 5.30