选择器和分配器

概述

选择器和分配器是组合电路中十分重要的逻辑元件。选择器用于从多个输入数据中选择一个输出;而分配器则刚好做相反的工作,将多个输入端输出到指定的输出端。

按照惯例,本文首先介绍相应的应用背景,然后讲解选择器和分配器的工作原理。

背景

选择器和分配器是电路中不可或缺的两个器件。童鞋们都知道,CPU中存在数量有限的寄存器(MIPS结构中一般是32个),CPU的ALU计算时,从寄存器中取数据进行计算。所有的寄存器都与ALU有电路连接,当我们进行计算时,如:

addi $t2, $t1, $0 // 表示计算$t0和$t1寄存器中的数之和

怎么从32个寄存器中选择$t0, $t1和$t2???

答案:选择器

对应的图示如下:


多路选择器背景图

另外,我们在写C语言中的if...else...分支结构时,程序计数器PC是加4(32位,一个字宽)顺序执行(if语句中的条件成立,执行if分支)还是加其它数(if语句中的条件不成立,执行else分支),也需要选择器来选择。

再想另一个场景,当两个计算机通讯时,假设通讯的位宽为1位,我们要传输一个字节,即8位,要保证两端的数据的时序(假设发送端A传送的数据为‘0101 1101’,接收端如何保证收到的也是‘0101 1101’)?(现实的场景更可能是:用64/32位宽的总线传输64N/32N位的数据,N为正整数)

答案:一位位宽一次只能传送一个二进制,分时传送,用选择器和分配器保证顺序

对应的图示如下:


选择器和分配器联合使用分时传送数据

选择器

选择器(通常用MUX表示)的抽象功能图如下所示:

选择器功能图

一般情况下,选择器包括m个数据输入端、一个使能控制端,n个(地址)控制端,和一个输出端。图中也展示了输出与输入之间的关系,其中的mi对应的是n个控制端的最小项。熟悉译码器的童鞋应该能发现什么?如果令Di = 1 (0<= i <= m),可以发现什么?

列出真值表跟容易理解,下图显示了8选1选择器的真值表:

8-3选择器真值表

常见的8选1选择器74LS151的逻辑符号如下图所示:

74LS151逻辑符号

这里要注意:74LS151提供了原变量输出和反变量输出两个输出

有了基本的8选1选择器,如何构造16选1选择器和32选1选择器?套路其实是一样的,重点是地址控制端,与译码器的级联一样,低位共享,高位控制使能端。下面将16选1和32选1的选择器电路图列出,童鞋们可以自己进行分析。

16选1选择器
32选1选择器

分配器

分配器(通常用DEMUX表示),其抽象图如下所示:

分配器抽象图

同样,如果我们令D=1,会有什么结论?

下面仅列出1-4分配器的真值表和电路图,具体原理就不再分析了。

Paste_Image.png

总结

观察选择器和分配器,其实都和译码器有关系,如果我们将选择器和分配器控制地址端看成译码器的输入,输入数据令其为1,就可以得到一些有趣的结果。另外,在计算机组成中,分配器通常和选择器联合使用。

如有错误,请大家批评指正!谢谢!

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 194,390评论 5 459
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 81,821评论 2 371
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 141,632评论 0 319
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 52,170评论 1 263
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 61,033评论 4 355
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 46,098评论 1 272
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 36,511评论 3 381
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 35,204评论 0 253
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 39,479评论 1 290
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 34,572评论 2 309
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 36,341评论 1 326
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 32,213评论 3 312
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 37,576评论 3 298
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 28,893评论 0 17
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,171评论 1 250
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 41,486评论 2 341
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 40,676评论 2 335

推荐阅读更多精彩内容

  • 什么是嵌入式 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engin...
    Leon_Geo阅读 3,670评论 1 20
  • ​​​本文主要介绍嵌入式系统的一些基础知识,希望对各位有帮助。 嵌入式系统基础 1、嵌入式系统的定义 (1)定义:...
    OpenJetson阅读 3,280评论 0 13
  • 1、嵌入式系统的定义 (1)定义:以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本...
    荣卓然阅读 1,789评论 0 5
  • 一个计数器通常是由一组触发器构成,该组触发器按照预先给定的顺序改变其状态,如果所有触发器的状态改变是在同一时钟脉冲...
    锦穗阅读 13,050评论 0 6
  • 惠保金融携手京东金融 推出“车车白条” 近日,惠保金融与京东金融达成战略合作,共同推出“车车白条”等系列汽车金融产...
    zkishi阅读 192评论 0 0