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. ^[1]

Обзор

Большинство логических оптимизаций приводят к получению логического выражения суммы произведений или произведения сумм. ^[2]

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. ^[3]
• ABC + DEF    известен как ворота 3-3 AOI. ^[4]
• ABCD + EFGH    известен как ворота 4-4 AOI. ^[5]
• 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 :

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

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). ^{[3] [4] [6]}

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

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

3-3 ворота АОИ

Реальные примеры вентиля 3-3 AOI можно найти в логической микросхеме SN74LS51 (см. ниже). ^[4]

Вентиль 3-3 AOI может быть представлен следующим логическим уравнением и таблицей истинности :

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

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). ^[5]

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

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

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

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 2-1 AOI 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 логике NMOS 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 ^[3]
• CD4086B = одиночный расширяемый вентиль 2-2-2-2 AOI" ^[7]
• CD4048B = одиночный 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-Инвертировать / 4-4 ИЛИ-И ^[5]

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 расширяемый ^[6] (SN54 — военная версия SN74)
• SN74LS51 = вентиль 2-2 AOI и вентиль 3-3 AOI ^[4]
• SN54LS54 = один вентиль 2-3-3-2 AOI ^[8]

• 
  Схема микросхемы SN74LS51 состоит из вентиля AOI 3-3 и вентиля AOI 2-2 ^[4].
• 
  Распиновка микросхемы SN74LS51 ^[4]

Смотрите также

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

Рекомендации

1. Произведение уменьшения сумм с использованием карты Карно.
2. Сумма продукта (SOP) и произведение суммы (POS).
3. «Техническое описание CD4085B». Инструменты Техаса . 2003. Архивировано (PDF) из оригинала 5 марта 2019 года.
4. «Техническое описание SN74LS51». Инструменты Техаса . 1988. Архивировано (PDF) из оригинала 30 ноября 2020 года.
5. «Технические данные CD4048B». Инструменты Техаса . 2003. Архивировано (PDF) из оригинала 5 марта 2019 года.
6. «Технические данные SN5450». Инструменты Техаса . 1988. Архивировано (PDF) из оригинала 26 июля 2018 года.
7. "Техническое описание CD4086B" . Инструменты Техаса . 2003. Архивировано (PDF) из оригинала 15 апреля 2019 г.
8. «Техническое описание SN54LS54» . Инструменты Техаса . 1988. Архивировано (PDF) из оригинала 5 марта 2018 года.

• 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.