Вопрос №31 Логический синтез вычислительных схем.

И (AND), ИЛИ (OR) и НЕ (NOT) полагаются базовыми элементами, остальные можно получать на их основе.

Этапы построения логической схемы:

1. составляется таблица истинности;

2. по таблице истинности строится логическая функция с помощью СДНФ (совершенной дизъюнктивной нормальной формы);

3. по возможности полученная формула минимизируется;

4. если заданы базисные элементы, то с помощью законов Моргана приводится к заданному базису.

Алгоритм составления СДНФ:

1. выделяем в таблице истинные строки, в которых функция принимает единственные значения;

2. для каждой выделенной строки составляются конъюнкции всех входных переменных; если переменные принимают нулевое значение, сделать их отрицание;

3. записывается попарная дизъюнкция всех полученных конъюнкций.

Для логических выражений «ИЛИ», «И» и «НЕ» существуют типовые технические схемы, реализующие их на реле, электронных лампах, дискретных полупроводниковых элементах и интегральных схемах. В современных компьютерах применяются системы интегральных элементов, у которых в качестве базовой логической схемы используется всего одна из схем: «НЕ – И» (NAND, штрих Шеффера), «НЕ – ИЛИ» (NOR, стрелка Пирса) и «НЕ – И – ИЛИ» (NORAND).

Карты Карно.

Количество клеток в карте равно количеству строчек в таблице истинности.

Соседними считаются клетки карты, отличающиеся значениями только одной переменной. Минимализацию логической формулы при небольшом количестве переменных (до 5) удобно проводить с помощью карты Карно. Здесь группы из 2, 4, 8 и т.д. соседних ячеек, содержащих единицы, если они расположены так, что их можно обвести контуром в виде прямоугольника или квадрата, могут быть описаны одним логическим произведением. В это произведение входят только неизмененные для всех ячеек данной группы переменные.

Вопрос №32 Система элементов эвм. Электронные технологии и элементы, применяемые в эвм

Вычислительные устройства, в которых кодирование и обработка информации осуществляются в двоичной системе счисления, называются цифровыми устройствами. Они состоят из множества элементов, которые электрическим воздействием легко перевести в одно из двух устойчивых состояний. Элементы цифровых устройств предназначены для запоминания информации, ее арифметической и логической обработки, формирования и усиления сигналов управления, преобразования и отображения входной и выходной информации и т. д.

Основой большинства элементов современных ЭВМ является транзистор - полупроводниковый прибор, способный преобразовывать электрические сигналы. Существует два типа транзисторов: биполярный с двумя взаимодействующими электронно-дырочными переходами и униполярный, или полевой (МДП – металл диэлектрик полупроводник).

Полевые транзисторы имеют три электрода:

• затвор (аналог базы биполярных транзисторов)

• исток (аналог эмиттера)

• сток (аналог коллектора)

Интегральная схема (ИС) – это логический, запоминающий или какой-либо другой элемент цифрового устройства. Конструктивно ИС выполняется на монокристаллической пластинке кремния размером в несколько квадратных миллиметров путем формирования с помощью специальной технологии отдельных микрокомпонентов. Конструкция полевого транзистора проще, чем биполярного, поэтому на МДП-транзисторе миниатюризацию элементов ИС осуществить легче. При одинаковой функциональной сложности МДП ИС занимают площадь на кристалле в несколько раз меньше, чем биполярные. Кроме того, из-за более простой технологии изготовления МДП-приборов возможно делать ИС с большей функциональной сложностью, чем на биполярных полупроводниках.

Число элементов в ИС характеризует её степень интеграции. В соответствии с этим, все ИС условно делят на малые (МИС - до 102 элементов на кристалл), средние (СИС - до 103 ), большие (БИС - до 104), сверхбольшие (СБИС - до 106), ультрабольшие (УБИС - до 109) и гигабольшие (ГБИС - свыше 109 элементов на кристалл).

Сейчас по МДП-технологии разработаны сверхбольшие и ультрабольшие интегральные схемы (СБИС и УБИС). Однако МДП ИС имеют и недостатки. Главный из них - сравнительно низкое быстродействие. По этому параметру биполярные ИС превосходят МДП в 10 и более раз, однако потребляемая энергия их существенно больше, чем МДП ИС. Таким образом, каждый тип ИС имеет свои достоинства и недостатки, которые и определяют их место в электронной аппаратуре.