После заполнения таблицы можно перейти к синтезу комбинационной схемы r- го вычислителя I – го разряда регистра.

Шина – это устройство, представляющее собой совокупность линий связи и комбинационной схемы, которая формирует определённые значения сигналов, действующих на этих линиях, под управлением той или иной МО. Шина интерпретирует переменную без памяти.

Отметим различия входных и выходных переменных без памяти: первые являются внешними относительно данного МФР, а вторые являются внутренними для МФР и интерпретируются шиной.

Рассмотрим синтез коммутатора. КС имеют в своём составе коммутатор. Он реализует логическую функцию И-ИЛИ. Техническая реализация этих функций может быть осуществлена несколькими способами:

• с помощью мультиплексора;

• на двухъярусной схеме И-НЕ;

• на схемах И (И-НЕ) с открытым коллектором;

• на схемах И (И-НЕ) с тремя состояниями.

Дальше производится минимизация КС и выбор элементной базы для построения КС.

№90 Счётчики

Счётчик – это устройство, ведущее счёт числа импульсов. Они строятся из разрядных схем, которые содержат триггер и ЛЭ. Характерной для счётчиков является МО инкрементации (+1). Кроме того, в счётчике могут быть предусмотрены МО сброса или начальной установки, хранения слов, выдачи слов и др. Счётчик характеризуется прежде всего модулем счёта. При поступлении входного сигнала счётчик переходит последовательно из состояния в состояние и после каждых м сигналов приходит в исходное состояние. Счётчик можно характеризовать значением модуля, по направлению счёта и организацией межкаскадных связей.

Различают двоичные счётчики, двоичнокодированые счетчики с произвольным модулем счёта, но кодированием состояний двоичными кодами (2-10).

По направлению счёта: суммирующие, вычитающие, реверсивные.

По способу организации межкаскадных связей: с последовательным переносом, с параллельным переносом, с комбинированным переносом.

Счётчик имеет два основных режима: регистрация числа поступивших импульсов, режим деления частоты. В первом режиме фиксируется содержимое счётчика, т.е. цифровой код. Во втором режиме выходными сигналами являются импульсы переполнения счётчика.

Быстродействие счётчика характеризуется параметрами:

1. время установки кода, это время отсчитывается от начала поступления вх. сигнала до момента установления нового состояния;

2. время распространения переноса, время от начала вх. до начала вых. переноса, вызванного данным входом;

3. максимальная частота входного импульса;

4. минимальная длительность единичного и нулевого полутакта;

Счётчик удобно строить на Т тр. либо JK тр. функционирующие как одноразрядные двоичные счётчики.

Часто возникает необходимость построения сч. с модулем счёта некратным целой степени 2. Чтобы построить двоичные сч. с некотрым модулем K2ⁿ берут двоичный сч. с модулем счёта М=2ⁿ, так чтобы n= ] log₂ K [ L=M-K – определяется число лишних состояний. Исключают начальные или конечные состояния, выгодней исключать конечное. В таком сч. ведётся естественный счёт вплоть до достижения числа К-1. Далее последовательность счёта прерывается и сч. принудительно устанавливается в следующее нулевое состояние.

№91 Сумматоры

Под сложением понимают как операции арифметического суммирования, так и дополнительные операции, такие как учёт знака операндов, учёт порядка слагаемых .Сумматоры можно классифицировать оп ряду признаков:

1. а) полусумматор б) комбинационный сумматор в) накапливающий

Полусумматор – выполняет суммирование слов, вырабатывает сигналы суммы и переноса в следующий разряд, но без учёта переноса из предыдущего.

Комбинационный сумматор – результат вырабатывается комбинационной схемой

Накапливающий – типа аккумулятора, состоит из сумматора и регистра.

2. а) одноразрядные б) многоразрядные

Одноразрядный сумматор – выполняет операцию полного суммирования с учётом переноса.

3. а) последовательный б) параллельный в) последовательно – параллельный

г) параллельно – последовательный д) групповой организации

4. а) синхронные б) асинхронные

5. а) двоичные б) двоично – десятичные и др.

Двоично – десятичные сумматоры строятся по принципу: сперва осуществляется обычное суммирование, а затем выполняется операция коррекции результата.

Перенос может быть организован последовательным, параллельным или комбинированным способом.

При последовательном переносе перенос распространятся последовательно от разряда к разряду.

В сумматорах с параллельным переносом в каждом разряде одновременно по всем разрядам вырабатывается выходная величина. Такие сумматоры имеют максимальное быстродействие

№92 ПЛМ

ПЛМ представляет собой универсальную регулярную структуру, построенную на основе диодных или транзисторных матриц, которая с помощью специальной процедуры настройки может быть приспособлена для реализации систем переключательных функций, заданных в произвольных ДНФ.

ПЛМ можно разделить на ПЛМ комбинационного типа и ПЛМ с памятью.

По способу программирования различают ПЛМ трёх типов: 1. масочные, 2. эл. программируемые, 3. репрограммируемые

В ПЛМ первого типа информация заносится на заводе – изготовителе.

ПЛМ второго типа поставляются потребителю ненастроенными, а необходимая информация записывается с помощью специального оборудования.

ПЛМ третьего типа позволяют осуществлять программирование неоднократно.

Основная область применения ПЛМ – сложные логические блоки комбинационного типа, периферийные контроллеры и др.

Пусть на ПЛМ необходимо реализовать КС, функционирование которой описано системой БФ:

F1= X1X2X3+X2X3+X1X4 F1=K1+K2+K3

F2=X1X2X3+X1X2X3+X1X2X4+X2X3X4 F2=K1+K4+K6

F3=X1X4+X1X2 F3=K3+K7

Структура запрограммированной ПЛМ имеет вид:

№93 Запоминающие устройства

ЗУ служат для хранения информации и обмена ей с другими частями ВМ. В составе ЗУ выделяют: запоминающую среду, средство для записи и считывания , средство управления. Ёмкость ЗУ определяется максимальным объёмом хранимой информации. Ёмкость ЗУ выражается в битах или в количестве слов с указанием их разрядности.

Быстродействие ЗУ определяется временем записи, считывания и обращения.

Время считывания – это отрезок времени между появлением сигнала команды считывания и момента появления слова на выходе.

Время записи – это время от момента появления команды записи до завершения записи информации.

Время обращения – интервал между двумя последовательными обращениями к памяти.

По способу записи и считывания ЗУ можно классифицировать:

1. ОЗУ :

а) статические - триггера б) динамические – конденсаторы

2. ВЗУ:

а) на ЦМД – цилиндрич. магн. домены б) на ПЗС – приборы с зарядовой связью

3. ПЗУ:

а) масочная – наложение маски на кристалл при производстве.

б) прожигаемая – программируемая ПЗУ

в) с УФ стиранием – стираемая ПЗУ

г) с эл. программированием – с эл. стиранием

Входные сигналы, подаваемые на ИМС ЗУ, можно разделить на три группы – информационные, адресные и управляющие.

Информационные сигналы являются носителями хранимой информации и запоминаются элементами памяти, объединенными в накопитель.

Адресные сигналы – поступают на схемы дешифрации строк и столбцов накопителя ЗУ и определяют, к какому элементу памяти накопителя производится обращение.

Управляющие сигналы – CS (выбор микросхемы), WR/RD (запись/считывание) и другие сигналы поступают в устройство управления и определяют режим работы ЗУ.

№94 ПЗУ

ПЗУ классифицируют по следующим типам:

1. Масочная

2. Прожигаемая ПЗУ

3. С УФ стиранием ПЗУ

4. С эл. программированием ПЗУ

1. и 2. ПЗУ содержат информацию которая не может быть изменена. Масочные ПЗУ подвергаются записи информации на этапе изготовления ИМС с помощью спец. Шаблона или маски. Прожигаемые ПЗУ программируются после изготовления с помощью спец. аппаратуры. Запоминание бита инф. в таких ПЗУ сводится к наличию или отсутствию того или иного элемента связи между шиной выборки адреса и шиной считывания. Элементом связи может быть диод, транзистор и др.

3. и 4. ПЗУ могут быть многократно перезаписаны. 3.ПЗУ стирается посредством попадания на кристалл ультрафиолетового излучения. 4.ПЗУ стирается при подаче эл. импульсов. Такие ПЗУ выполняются по ЛИПЗМОП – технологии(лавинно – инжекционные МОП элементы памяти с плавающим затвором).

При нехватке разрядности слова можно расширить ПЗУ:

На ПЗУ можно реализовать синтез КС. Возьмём к примеру следующую булеву функцию:

F1=X1X2X3+X2X3

F2=X1X2X3+X1X3

F3=X2X3+X1X3

Необходимо запрограммировать ПЗУ:

№	А0(X1)	А1(X2)	А3(X3)	F1	F2	F3
0	0	0	0	0	0	0
1	0	0	1	0	1	0
2	0	1	0	1	1	1
3	0	1	1	1	0	0
4	1	0	0	0	0	0
5	1	0	1	1	0	1
6	1	1	0	0	0	1
7	1	1	1	1	0	1

По полученной программе можно запрограммировать ПЗУ. В результате получим один корпус ПЗУ:

№95. АЛУ

Эти устройства широко используются для построения арифметических узлов, в частности, АЛУ является составной частью любого микропроцессора. АЛУ выполняет арифметические и логические операции. Логические операции над операндами выполняется поразрядно. При выполнении арифметических операций АЛУ представляет собой 4-х разрядный сумматор с параллельным переносом. Две формы представления АЛУ используются для работы с прямыми и инверсными операндами.

А,В – входы

F – выходы

С_n+4 – сигнал выходного переноса

С_n – сигнал входного переноса

М – определяет тип операции (арифметическая или логическая)

№96. Распределители тактов

Распределитель тактовых сигналов предназначен для циклического управления объектами, о которых известно, в какой последовательности должны срабатывать те или иные управляющие элементы объекта управления, какова длительность их включенного состояния, и когда должны быть паузы в их работе. Задача РТ – формирование дискретных сигналов управления на своих выходах в соответствии с ВД объекта управления. РТ широко применяется в устройствах управления, коммутации, в делителях частоты и т.д.

Структурная схема представлена ниже:

G

Преобраз. 1

Последов . 2

Импульсов ….

р

Схемы

ИЛИ

1

2

р

Существуют несколько способов синтеза РТ, это:

1. синтез РТ каноническим методом

2. синтез РТ на базе регистра сдвига

3. синтез РТ на базе счётчика с произвольным порядком счёта

4. синтез РТ на базе счётчика Джонсона

Для синтеза устройств, заданных временными диаграммами, можно применить методику, используемую при синтезе счётчиков с произвольным модулем счёта. Предполагаем, что проектируемые устройства и выполняемые ими МО синхронизируются импульсами тактового генератора с известным периодом следования Т. Количество разрядов счётчика определяется по выражению:

n=m+]log₂(s+1)[, где m – количество различных выходных сигналов устройства;

s – количество повторений одинаковых комбинаций выходных сигналов в течении цикла работы всего устройства.

Из анализа приведенной формулы следует, что счётчик будет иметь минимально возможное количество разрядов, если в каждом такте выделяется своя комбинация выходных сигналов устройства. Этот случай является наиболее благоприятным для синтеза устройства по предлагаемой методике.

Предлагаемая методика пригодна для синтеза управляющих автоматов и отличается от классической большим количеством элементов памяти, однако не требует дешифрации выходных сигналов.

№98. Структурные меры информации. Статистическая мера информации, понятие энтропии.

2. ИЗМЕРЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Существуют три основных направления в вопросах измерения количества информации: структурное, статистическое и семантическое.

2.1. Структурные меры информации.

В рамках данного подхода учитывается только дискретное строение информации: количество информационных элементов, связи между ними, комбинации из этих элементов.

Информационный элемент - неделимая часть сообщения - квант информации.

Различают следующие структурные меры информации:

1) геометрическую меру информации;

2) комбинаторную меру информации;

3) аддитивную меру информации.

2.1.1. Геометрическая мера информации.

Геометрический метод измерения информации основан на измерении длины линий, площади или объёма геометрической модели данного информационного сообщения. Это измерение производится в некоторых дискретных единицах (квантах информации) . Геометрическим методом определяется потенциальное максимально возможное количество информации в заданных структурных габаритах. Это количество информации называется информационной емкостью.