Міністерство транспорту та зв’язку України

Українська державна академія залізничного транспорту

Кафедра СКС

СИНТЕЗ ДИСКРЕТНИХ ПРИСТРОЇВ

Пояснювальна записка і розрахунки

до курсового проекту з дисципліни

“Електроніка та мікросхемотехніка”

КПА 024.00.00

Перевірив ст. викл.

_______Л.В.Бушевська

Розробив студент

групи________________

спеціальність_________

_______

2008

УКРАЇНСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ЗАЛІЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ

Кафедра “Спеціалізовані комп’ютерні системи”

Завдання _____

до курсового проекту з “Електроніки та мікросхемотехніки”

(розділ “Теорія дискретних пристроїв”)

студент___________________________________________________

група_____________________________________________________

дата отримання завдання____________________________________

термін виконання завдання__________________________________

Тема проекту

__________________________________________________________

Початкові дані:

1. Комбінаційні схеми

1.1._______________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1.2. Базиси: І-НІ; АБО-НІ; І-АБО-НІ;

комутатори : К₄-1, К₈-1, К₁₆-1,

шифратори та дешифратори.

2. Автомати із пам'яттю

2.1._______________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.2. Тригери: D, RS, , JK

додаткові елементи: І, АБО, НІ, І-НІ, АБО-НІ;

шифратори та дешифратори.

3. Індикація: світлодіоди, семисегментний індикатор;

адреса та зміст індикаційних повідомлень:

Зміст

Вступ…………………………………………………………………4

1. Синтез комбінаційних схем……………………………………..6

   1. Синтез комбінаційних схем в базисі Шефера…………………6

   2. Синтез комбінаційних схем на мультиплексорах…………….10

   3. Комбінаційні схеми……………………………………………. 14

   4. Індикація…………………………………………………………21

2. Автомати з пам’ттю……………………………………………...22

   1. АП 2 регістр зрушення вправо………………………………… 23

   2. АП 1 - двійковий лічильник по модулю 12…………………… 27

3. Опис структурної схеми пристрою, що розробляється………. 30

Висновок…………………………………………………………….. 31

Список використаної літератури……………………………………32

Додаток А

Вступ

У останні десятиліття минулого століття напрям розвитку комп'ютерної техніки визначався цілком однозначно. З моменту створення напівпровідникових інтегральних схем фактичні всі наукові дослідження цієї сфери були направлені на якісне поліпшення параметрів мікропроцесорної техніки і в першу чергу на збільшення щільності розміщення транзисторів, що є їх основним елементом. Але на рубежі століть технології виготовлення кремнієвих схем підійшли до принципового рубежу, за яким фізика макросвіту змінилася іншими закономірностями, оскільки розміри окремих елементів вже можна було порівнювати з величиною окремих атомів і молекул.

Один з варіантів розвитку комп'ютерів майбутнього - перехід до молекулярної обчислювальної техніки, окремі елементи якої повинні бути в десятки і навіть сотні разів менше нинішніх кремнієвих аналогів.

Молекулярний комп'ютер повинен успадкувати фундаментальні принципи побудови від нинішніх ПК. Для створення нового покоління обчислювальної техніки потрібно ще розробити нанорозмірні обчислювальні пристрої (фактично це молекулярні транзистори), пристрої пам'яті, сполучні провідники і технології склеювання всього цього в єдину систему. Кожна з цих проблем вже знайшла пропозиції по своєму рішенню, які в основному не годяться для вирішення прикладних завдань по створенню реальних обчислювальних машин. Життєздатні прототипи створені лише в рамках технології FMD ROM, яка, можливо, буде покладена в основу ПЗП молекулярного рівня.

Головним елементом, поява комерційної версії якого і розбудить початок нової ери комп'ютерної техніки, є молекулярний транзистор. У ідеалі цей прилад повинен складатися всього з однієї молекули, але навіть якщо транзистор виявиться немаленьким за розмірами, він все-таки дозволить збільшити щільність розміщення дискретних елементів на декілька порядків. Наприклад, навіть якщо розмір транзистора буде 10 нм (для порівняння: розмір атома 0,2-0,3 нм), то щільність розміщення зросте приблизно в сто разів в порівнянні з нинішніми мікропроцесорами. Якщо вірити найоптимістичнішим заявам учених, розмір транзистора може скласти і 1 нм, що в принципі допоможе виграти в щільності упаковки десять тисяч разів.

Поки найефективніші молекулярні транзистори реалізовані на основі фотохромних з'єднань, які можуть ізомеризуватися (змінювати свою структуру) в результаті електрохімічного окислення. Головне достоїнство такого перемикача - його фантастично висока стійкість (за мірками молекулярних комп'ютерних разів без помітного руйнування супрамолекулярной системи.

Ще один важливий орган комп'ютера нового покоління - пристрій, що запам'ятовує, місткість якого в тисячі і мільйони разів повинна бути вище за об'єми нинішніх аналогів. Передбачається, що роль окремого елементу гратиме одна або декілька молекул, які могли б знаходитися в одному з двох метастабільних станів (ось і визначаються 0 і 1). Переводити молекули з одного стану в інше можна, наприклад, за допомогою лазерного світла, електричного імпульсу, теплової або хімічної дії.

На думку експертів, і у молекулярного комп'ютера пам'ять ділитиметься на оперативну і постійну пам'ять, тому що вже запропоновані технології не можуть забезпечити одночасно тривале збереження інформації і короткий час відгуку. Відповідно, аналогом сучасною ОЗУ будуть молекулярні пристрої, які дозволять за найкоротший час записувати і прочитувати інформацію.

У наше прогресивне століття багато технологій по створенню окремих елементів молекулярних комп'ютерів - транзисторів або модулів пам'яті - можна вважати цілком успішними: кожний з них виконує поставлені завдання, тобто проводить логічні операції або зберігає записану інформацію.

Спецвипуск: Журнал Хакер, номер #055, стор. 055-064-6