2017.0310.数字电路与系统-数据选择器分配器的理解

数据选择器

1.依照定义，数据选择器的核心在于选择二字上，要从一组输入信号中选择一个信号输出。相当于多路到一路的开关，多路提供的是数据，可以假定输入的是D₀~D₇,八个数据，至于开关会打到哪个输入端上导致那一路数据输出，是有专门的控制端的。从另一个角度来说，在光纤通信中相当于复接器，将多路低速的信号转变为一路高速的信号，怎么理解从低速到高速？这对于光纤传输确实是有效的，至少节省传输通路。

2.以视频的讲解来看，将多路低速数据变为一路高速数据就是在一段时间内，集中了多路数据中的所有数据。具体怎么将多路并联数据集成一路串联数据？在一路高速数据的某一个时间段内，将时间段分成n个小段，每一小段时间都对应相应的低速数据信号，这样一来一路高速数据信号可以表征多路低速信号。简单点讲，一路多速数据在单位时间内体现八位数据（假定输入的是D₀~D₇），而低速数据在单位时间内只体现一路数据。从字面粗浅地理解来看，一路单位时间传送八位信号，而多路的输入单位时间只传输一位信号，明显一路的传输速度是快的，而D₀~D₇传输速度是慢的，速度体现在单位时间能够传输数据的数目上。

从后面的讲解看，数据选择器是实现了逻辑函数表达式，单刀多掷开关在控制端的指挥下，将多路信号整合在了一起（多个变量相与，再进行下一步运算）

多路数据选择器的基本思想就是，将多路信号整合到一路信号上，但是怎么整合需要有控制端，控制端能控制的选择的数目必须包含所有的输入端的数目，如果假定的输入端数目是D₀~D_7，八个端口，那么控制端必须是3位二进制。

3.双四选一的74153数据选择器，它实际上是共用了两个地址端（也就是控制端）。我可以理解为两个四选一数据选择器集合在一起，“双”代表有两个四选一数据选择器。从这里开始讲解实际的数据选择器模块。

双四选一74153数据选择器数据输入端哪一个被送出去，是由地址端决定的，同时在逻辑图中配备有一个使能端E_N，这个使能端决定了数据选择器输出还是不输出，enable。四选一数据选择器的最后一级门电路是与或门，这关系到逻辑函数表达式的最终表达形式。

双四选一74153数据选择器是将两个四选一数据选择器集成起来，只是共用了两个地址端，其余的三个数据端和一个使能端都是各自配有的。要注意这里的使能端是反变量表示的，当使能端输入为1的时候，经过非运算，在与或门的输入端输入了0，这样就封死了数据选择器。只有使能端输入为0时，进过非运算为1，这样在数据选择器的输入端显示为1,也就不影响数据端和地址端的输入，最后两种输入端组合形成逻辑函数表达式。从使能端的表现形式可以得出这样一个结论，当使能端为反变量时，输入0，器件就有效，反之输入1。

四选一和双四选一数据选择端，导致最后一级门电路为与或门，与门的输入接口为四个，数据输入端输入的挺奇怪，1D0,1D1.......这是为什么？这是我写错了，实际上是双四选一74153数据选择器的一种标记形式，上面的四选一数据选择器四个数据输入端分别为，1D₀,1D₁,1D₂,1D₃,下面的四个数据输入端为2D₀,2D₁,2D₂,2D₃,这样可以有所区别。如果是四选一数据选择器，那么四个数据输入端就标记为D₀,D₁,D₂,D_3。四选一数据输出端的逻辑表达式 Y=(A₁'A₀')D₀+(A₁'A₀)D₁+(A₁A₀')D₂+(A₁A₀)D₃,根据这个表达式我们可以发现很多信合，也能够和之前的描述的数据选择器的功能对应得上，加深对于数据选择器的认识。表达式时与或式，是由四个与项或起来的，由此可见每次输出一个与项，这四个与项恰好是四个数据端各轮流了一次。为什么能够保证四个数据端各出现一次，是由两个地址端对四个数据端进行编码，二位二进制数正好覆盖四种不同的情况，这四个二进制数完全可以用四个最小项来表示。先是使能端为0，保证了数据选择器的正常工作，同时，四个数据端一直是在输入数据的，两个地址端的四种最小项分别对应与或门的四个输入端，四个数据输入端也对应着相应的最小项端口和四个与门的输入端口，这样，每一次地址端的最小项变化，都会保证一个与门输入端口为1，也保证了一个数据输入的输入，其余三个为0.在不同的时间段会有不同的最小项出现，接着对应的数据端就会产生输出，这样就符合数据选择的定义。

四选一数据选择器按名字来说，最后一级的与或门中的与门有四个输入端，对应着四个数据端，数据端也就是与门的输入端，两者是一个意思。但是每个与门的输入端上都配备有两个地址端，这四对地址端代表着分给四个数据端的二位二进制的四个最小项，当两个地址端输入确定的一对数值时，四个最小项中只有一个为1,也就是说，依照与门的规则，只有那个数据端能够输出，这样就代表着我们从四个数据端选出了一个。

4.双四选一74153数据选择器，除了共用地址端外，其余的器件都是自己的，我可以理解为两个使能端分别控制着自己的数据选择器么？当一个数据选择器工作时，另一个使能端使得数据选择器停止工作么。

5.讲完双四选一74153数据选择器，接着将74151数据选择器，是八选一的数据选择器。数据选择器的功能是由地址端来控制开关，决定哪个数据端输出。

74151八选一数据选择器有八个数据端，那么就必须配备有三个地址端，产生八个最小项用以覆盖所有数据端。这里还有一个要点，每个数据端所携带的地址端的最小项和和数据端的下标是一样的（比如数据端为D₆,那么地址端的最小限就是A₀A₁A₂',这代表着最小项是110，根据有权来算，正好是6，这就将数据端和地址端完美匹配。设计非常严谨），其实讲到这里我并没有觉得数据选择器和编码器，译码器有什么直接的联系，只是在这些所有的组合逻辑模块中，最小项始终是一个核心。74151八选一数据选择器不是一个双数据选择器集成而来，是单一的数据选择器，稍有一点改变的是，它添加了一个输出端，存在两个输出端。

数据选择的核心是，靠地址端的最小项为1，输出相应的数据端。还有一点细节要注意，必须要明确几个地址端之间的大小，这是一个有权的最小项码。

6.数据选择器的初始功能是进行数据的多选一输出，由地址端控制数据端，反过来思考的话，数据端也能影响地址端，调节确定不同数据端值的大小使得不同的最小项得以保留或取消，这样就形成了逻辑函数所需要的形式。

7.关于地址端大小的问题，以74151为例，它有三个地址端。我在这里强调下在逻辑图，真值表，逻辑符号三种形式中的表现方式，用A₀,A₁.A₂来表示为地址端很清楚表明三者权位大小，但是用A,B,C表示时，必须明确好三者的权位。

8.以上讲述的数据端数目和地址端数目完全相同，如果两者不匹配该怎么弄？

视频以74151数据选择器为例，假定地址端变为4个，那么8个数据端明显不够用，这时联想到双四选一74153数据选择器，共用地址端，但是数据端足足扩大了一倍。思路是这么个思路，但是双四选一74153数据选择器中好像并没有谈到怎么改变上下两个数据选择器的顺序，什么时候选择上面的数据选择器，什么时候选择下面的数据选择器。