И-ИЛИ-инвертировать

Инвертирующая логика И-ИЛИ (AOI) и вентили AOI представляют собой двухуровневые составные (или комплексные) логические функции, состоящие из комбинации одного или нескольких вентилей И, за которыми следует вентиль ИЛИ (эквивалент вентиля ИЛИ через инверторный вентиль , который является частью «OI» слова «AOI»). Построение ячеек AOI особенно эффективно с использованием технологии CMOS , где общее количество транзисторных вентилей можно сравнить с той же конструкцией с использованием логики NAND или NOR . Дополнением логики AOI является логика инвертирования ИЛИ-И (OAI), где логические элементы ИЛИ предшествуют логическому элементу И-НЕ.

Обзор

Большинство логических оптимизаций приводят к получению логического выражения суммы произведений или произведения сумм.

AOI используется для суммы продуктов, переменные соединяются с помощью AND для формирования минтермов, которые объединяются с помощью OR, а затем инвертируются, например:

• AB + C     известен как ворота 2-1 AOI.
• AB + CD     известен как ворота 2-2 AOI.
• ABC + DEF     известен как ворота 3-3 AOI.
• ABCD + EFGH     известен как ворота 4-4 AOI.
• ABCDE + FGH + JK     известен как ворота AOI 4-3-2.
• и другие вариации.

Примеры

Вентиляторы AOI выполняют одну или несколько операций И , за которыми следует операция ИЛИ , а затем инверсия.

2-1 ворота АОИ

Символ ворот 2-1 AOI. Вентиль И имеет входы A и B (для каждой таблицы).

Ворота AOI 2-1 могут быть представлены следующим логическим уравнением и таблицей истинности :

$Q={\overline {(A\wedge B)\vee C}}.$

ВХОД А Б С			ВЫХОД вопрос
0	0	0	1
0	0	1	0
0	1	0	1
0	1	1	0
1	0	0	1
1	0	1	0
1	1	0	0
1	1	1	0

2-2 ворота АОИ

Символ ворот 2-2 AOI

Реальные примеры вентиля 2-2 AOI можно найти в логических микросхемах CD4085B, SN74LS51, SN5450 (см. ниже).

Вентиль 2-2 AOI может быть представлен следующим логическим уравнением и таблицей истинности :

$Q={\overline {(A\wedge B)\vee (C\wedge D)}}.$

ВХОД А Б В Г				ВЫХОД вопрос
0	0	0	0	1
0	0	0	1	1
0	0	1	0	1
0	0	1	1	0
0	1	0	0	1
0	1	0	1	1
0	1	1	0	1
0	1	1	1	0
1	0	0	0	1
1	0	0	1	1
1	0	1	0	1
1	0	1	1	0
1	1	0	0	0
1	1	0	1	0
1	1	1	0	0
1	1	1	1	0

3-3 ворота АОИ

Реальные примеры вентиля 3-3 AOI можно найти в логической микросхеме SN74LS51 (см. ниже).

Ворота 3-3 AOI могут быть представлены следующим логическим уравнением и таблицей истинности :

$Q={\overline {(A\wedge B\wedge C)\vee (D\wedge E\wedge F)}}.$

Его логическая таблица будет иметь 64 записи, но она не отображается.

4-4 ворота АОИ

Символ ворот 4-4 AOI

Реальные примеры вентиля 4-4 AOI можно найти в логической микросхеме CD4048B (см. ниже).

Ворота AOI 4-4 могут быть представлены следующим логическим уравнением и таблицей истинности :

$Q={\overline {(A\wedge B\wedge C\wedge D)\vee (E\wedge F\wedge G\wedge H)}}.$

Его логическая таблица будет содержать 256 записей, но она не отображается.

Расширения на несколько уровней

Можно создавать многоуровневые составные элементы, которые сочетают в себе логику логических элементов И-ИЛИ-Инвертировать с логическими элементами ИЛИ-И-Инвертировать . Пример показан ниже. Детали, реализующие одну и ту же логику, помещены в коробки одного цвета.

составной логический элемент для (CD + B) A плюс версия CMOS.

Электронная реализация

Логический вентиль AOI21 в КМОП с использованием сложного вентиля (слева) и стандартных вентилей (справа)

И-ИЛИ-инвертирование (AOI) и вентили OAI могут быть легко реализованы в схеме КМОП . Вентиляторы AOI имеют особое преимущество, поскольку общее количество транзисторов (или вентилей) меньше, чем если бы функции И, НЕ и ИЛИ были реализованы отдельно. Это приводит к увеличению скорости, снижению мощности, уменьшению площади и потенциально более низкой стоимости изготовления. Например, вентиль AOI 2-1 может быть построен с 6 транзисторами в КМОП по сравнению с 10 транзисторами, использующими вентиль И-НЕ с 2 входами (4 транзистора), инвертор (2 транзистора) и вентиль ИЛИ-НЕ с 2 входами (4 транзистора). транзисторы).

В NMOS-логике нижняя половина схемы CMOS используется в сочетании с нагрузочным устройством или подтягивающим транзистором (обычно истощающая нагрузка или динамическая нагрузка ).

Вентиляторы AOI одинаково эффективны в транзисторно-транзисторной логике (TTL).

Примеры

Семейство логических систем КМОП серии 4000 :

• CD4085B = двойной вентиль 2-2 AOI
• CD4086B = один расширяемый вентиль 2-2-2-2 AOI"
• CD4048B = один расширяемый 8-функциональный вход с 8 входами и выходом с тремя состояниями , 8 вариантов типа вентиля: 8 НЕ-ИЛИ / 8 ИЛИ / 8 НЕ-И / 8 И / 4-4 И-ИЛИ-Инвертировать / 4-4 И-ИЛИ / 4-4 ИЛИ-И-Инвертирование / 4-4 ИЛИ-И

Семейство логических систем TTL серии 7400 : (в прошлые десятилетия в семействе 7400 был доступен ряд деталей AOI, но в настоящее время большинство из них устарели (больше не производятся))

• SN5450 = двойной вентиль 2-2 AOI, один из них расширяемый (SN54 — военная версия SN74)
• SN74LS51 = ворота 2-2 AOI и ворота 3-3 AOI
• SN54LS54 = один вентиль 2-3-3-2 AOI

• 
  Схема микросхемы SN74LS51 состоит из вентиля 3-3 AOI и вентиля 2-2 AOI.
• 
  Распиновка микросхемы SN74LS51

См. также

• Список интегральных схем серии 7400
• Список интегральных схем серии 4000

Ссылки

• Тиндер, Ричард Ф. (2000). Инженерный цифровой дизайн: переработанное второе издание . стр. 317–319. ISBN  0-12-691295-5 . Проверено 4 июля 2008 г.
• Джон, Майкл (1997). Интегральные схемы специального назначения . Проверено 4 июля 2008 г.