7. 機能的な組み合わせ回路 五島 正裕.

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1 7. 機能的な組み合わせ回路 五島 正裕

2 機能的な組み合わせ回路 これまでの内容 すべての組み合わせ回路 ： 論理関数（完全集合） 論理回路の簡単化 （カルノー図）
最小の積和形（和積型）回路 しかし，実際は… 大規模で複雑な回路に対しては，以下は困難： その論理関数を求める それを簡単化する

3 機能的な組み合わせ回路 階層化設計 (hierarchical design) ex) ソフトウェアのサブルーチン 機能的な組み合わせ回路
比較的単純 頻繁に使われる

4 機能的な組み合わせ回路の例 非演算回路 セレクタ デコーダ エンコーダ 演算回路 ALU シフタ 浮動小数点演算器

5 バンドル 複数の信号線の束（たば） ○ バンドル × バス USB は「ユニバーサル・シリアル・バス」

6 符号 符号 (code)： 数値から （バンドルの 0/1 の）パターンへの写像 二進符号 (binary code) 二進数
ex) a[3:0] = “0100” ⇒ 8 ワンホット符号 (one-hot code) n 本のうち，1 本だけが 1 ex) a[0:3] = “0100” ⇒ 1 木 (tree) を通して，互いに関連

7 符号

8 セレクタ f i h g h =（選択入力）? g : f ; n-to-1 マルチプレクサ (multiplexer)
n-to-1（データ）セレクタ ((data) selector) n 個の入力から1個を選んで出力 f 2-to-1 selector i h g h =（選択入力）? g : f ; 選択入力

9 2-to-1 セレクタ s i0 i1 z 1 i0 z = i0 i1 s = 0

10 2-to-1 セレクタ s i0 i1 z 1 i0 z = i1 i1 s = 1

11 2-to-1 セレクタ s i0 i1 z 1 i0 z i1 s = 1

12 4-to-1 セレクタ i0 i0 i1 i1 z i2 i2 i3 i3 s0 s1 s1 s0 カスケード接続 積和標準形

13 16-to-1 セレクタ z s0 s1 s2 s3 i0 i1 i2 i3 i4 i5 i6 i7 i8 i9 i10 i11 i12

14 n-bit 2-to-1 セレクタ a[0] z[0] b[0] a[1] z[1] b[1] a[n -1] s’ s s’’
z[n -1] b[n -1] s’ s’’

15 デコーダ デコーダ (decoder) デマルチプレクサ (demultiplexer)
入力：n-bit 二進符号 a = an-1…a1a0 出力：y2n-1, …, y1, y0 のうち，ya のみが 1

16 2-to-4 デコーダ（イネーブル付き） e a1 a0 y0 y1 y2 y3 * 1 y0 y1 y2 y3 a1 a0 e

17 デコーダのカスケード接続 a0 a1 a2 a3 g y0 y1 y2 y3 g a b y0 y0 y1 y2 y3 g a b y8
74139 a2 y0 y1 y2 y3 g a b a3 g

18 エンコーダ エンコーダ (encoder) デコーダの逆 入力：y2n-1, …, y1, y0
出力：n-bit 二進符号 a = an-1…a1a0 プライオリティ・エンコーダ 優先順位付き（普通）

19 3-to-8 プライオリティ・エンコーダ y0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7 a2 a1 a0 * 1

20 3-to-8 プライオリティ・エンコーダ

21 今日のまとめ

22 機能的な組み合わせ回路 機能的な組み合わせ回路 比較的単純 頻繁に使われる 階層化設計におけるビルディング・ブロック 昔：汎用ロジック IC
ex) 74シリーズ 今：マクロ