8 Разработка схемы электрической функциональной синтезируемого управляющего автомата

Схема электрическая функциональная синтезируемого УА состоит из объединенных схем функциональных блока памяти и логического преобразователя, реализованного на двухуровневой программируемой логической матрице.

Создание двухуровневых программируемых пользователем логических матриц (ППЛМ) было ответом производителей цифровых интегральных микросхем на сложившуюся в конце 60-х годов прошлого века парадоксальную ситуацию: разновидностей логических микросхем требовалось все больше и больше, а объемы производства каждой разновидности постоянно снижались. В такой ситуации был найден, возможно, единственно правильный выход, который заключался в разработке и массовом выпуске достаточно универсальных интегральных микросхем, которые могли использоваться и в единичных экземплярах, но миллионами индивидуальных пользователей. Именно таким образом обеспечивался компромисс между большими затратами на организацию массового производства некоторого типа интегральных микросхем и быструю окупаемость этих затрат.

Т

74

акими интегральными микросхемами и стали, так называемые ныне, двухуровневые программируемые пользователем логические матрицы. Эти интегральные микросхемы позволяют (при наличии у пользователя специальных программаторов) оперативно реализовывать достаточно сложны многовыходные логические преобразователи (ЛП), закон функционирования которых изначально представляется в естественной для человека форме. Строгое математическое выражение этой естественной формы в научно-технической литературе принято называть совершенной дизъюнктивной нормальной формой (СДНФ) или ее минимизированным эквивалентом – дизъюнктивной нормальной формой (ДНФ). Универсализм двухуровневых ППЛМ обеспечивается введением на этапе их серийного производства значительной структурной избыточности как электронных элементов ППЛМ, так и электрических связей между этими элементами. При этом в архитектуру ППЛМ вводятся дополнительные электронные узлы, обеспечивающие по командам извне разрушение в определенных местах ненужных электрических связей между избыточными элементами, образующими собственно ППЛМ. Схема электрическая функциональная незапрограммированной ППЛМ показана на рисунке 4.

ППЛМ состоит из блока инверторов (DD1...DDS) входных логических переменных (X1...XS) и двух матриц. Матрица И реализует на шинах Z1...Zq элементарные конъюнкции с любым набором прямых и инверсных значений логических переменных X1...XS, а матрица ИЛИ реализует элементарные дизъюнкции с элементарными конъюнкциями, сформированными на шинах Z1...Zq. Результат операций дизъюнкции формируется на выходных шинах Y1...Yt. Матрицы И и ИЛИ представляют собой систему ортогональных проводников, в узлах пересечения которых располагаются полупроводниковые элементы, реализующие с резисторами нагрузки операции И и ИЛИ. Операцию И реализуют при помощи диодов, а операцию ИЛИ – при помощи триодов.

Электрическое подключение диодов и триодов к соответствующим ортогональным проводникам осуществляется через специальные перемычки Pi (Pj), некоторые из которых при программировании ППЛМ удаляются (пережигаются) в соответствующих узлах

Рисунок 4 - Схема электрическая функциональная незапрограммированной ПЛМ (без дополнительных электронных узлов)

76

Рисунок 5 – Соединение узлов

Схема электрическая функциональная запрограммированной ППЛМ изображается примерно так же.