Содержание

Классификация технических средств вычислительной техники в МКС. 2

Синтез устройств “жёсткой” логики для МКС. 2

Формы и способы представления информации в МКС. 2

Параллельный способ обмена информацией. 4

Основные этапы синтеза устройств «жёсткой» логики. 4

Численная оценка компонент критерия синтезируемой схемы. 7

Синтез специальных КЛС, используемых в МКС. 8

Синтез схемы для выполнения функции контроля нечётности двоичных кодов. 8

Лабораторная работа №1.1. 11

Классификация технических средств вычислительной техники в мкс. Синтез устройств “жёсткой” логики для мкс.

Формы и способы представления информации в мкс.

Р азличают статический (потенциальный), импульсный, динамический способы представления цифровой информации.

n-машинный такт

t-автоматное время

U_Н = 0 ; U_В = 1 => p-логика

U_Н = 1; U_В = 0 => n-логика

При использовании статической формы представления информации единица отображается высоким уровнем U_В, ноль низким уровнем U_Н .Этот способ определяет систему p-логики U_Н=0; U_В=1. В случае инверсного кодирования, т.е. U_Н=1; U_В=0, имеем дело с отрицательной n-логикой. Статический способ представления информации обладает высокой помехоустойчивостью, количественно определяемой значениями минимально допустимого потенциала представления единицы ( ) и максимально допустимого потенциала представления нуля ( ). Динамические свойства данной формы представления информации характеризуют длительностями переднего и заднего фронта такого унифицированного сигнала.

При использовании импульсной формы представления, единица отображается импульсом одной полярности, а ноль отсутствием импульса или импульсом противоположной полярности.

А - амплитудное значение, которое имеет допуск А. Длительность импульса _п согласуется с величиной машинного такта n и не превышает его по величине.

Динамическая форма представления информации требует для отображения единицы генерации пакета сигналов, обычно периодических.

На приведенных диаграммах представлен последовательный способ передачи машинных слов, который может осуществляться младшими или старшими разрядами вперед. Последовательный способ передачи информации требует минимальных аппаратных затрат на генерацию входных и воспроизведение выходных сообщений. Последовательная передача кодов не обеспечивает в реальных случаях режима реального времени для МКС.

Параллельный способ обмена информацией.

Передача информации параллельным способом обеспечивает max возможное быстродействие схемы, но требует затрат оборудования пропорциональных разрядности передаваемого кода.

Основные этапы синтеза устройств «жёсткой» логики.

Целью синтеза устройств «жёсткой» логики является схемная реализация технического задания на создание устройства, обеспечивающего min аппаратных затрат и max быстродействие схемы.

Цель достигается составлением конкретной системы логических уравнений, представленных в одной из совершенных нормальных форм; минимизацией системы с учетом выбранного критерия, соответствующего цели синтеза; обоснованием выбора элементной базы и модификацией минимизированной системы, уравнений в соответствии с этим выбором; графическим представлением схемной реализации.

Пример:

Синтезировать корабельный автомат включения внутреннего освещения, работающей от системы датчиков: датчиков времени, регулируемых для каждого светового пояса, датчиков освещенности.

1 этап синтеза: формализация условий работы устройства «жёсткой» логики с использованием таблиц истинности.

x - контроль исправности осветительной сети ;

y - выход датчика времени;

z - выход датчика освещенности;

x = 1- сеть исправна;

x = 0 – сеть отключена;

y = 1 - сработал датчик времени;

y = 0 – датчик не работает;

z = 0 – датчик выключен;

z = 1 – датчик включен;

F(x,y,z) - выходная функция автомата.

Таблица истинности:

ЧИСЛОВОЙ ЭКВИВАЛЕНТ	x y z	F(x,y,z)
0 1 2 3 4 5 6 7	0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1	0 0 0 0 0 1 1 1

2 этап синтеза: запись нормальных форм логических функций.

СДНФ: минтерм (конституент 1)

СКНФ: макстерм (конституент 0)

F(x,y,z) = (x y  z)( x  y z )( x  y  z) = ( (x  z )(y  y))(x  y z) = (x  z)( x  y z)

3 этап синтеза: минимизация логических функций. Возможно использование аналитического и графо-аналитического способов. Первое требует преобразование нормальных форм с целью выделения тождественно истинных высказываний.

Для однозначности и сравнимости результатов минимизации логических функций рекомендуется использовать графо-аналитические методы, например диаграмму Вейча:

F_min(x,y,z) = (x  y)(x  z)

4 этап синтеза: обоснование выбора элементной базы.

Задача: Составить таблицу логических функций двух булевых переменных x, y и записать аналитические выражения для каждой функции, используя связки ,,.

x	y	f1	f2	f3	f4	f5	f6	f7	f8	f9	f10	f11	f12	f13	f14	f15	f16
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1
0	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	1	1	1	1
1	0	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1
1	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1

f₁ = 0 - логическая константа 0

f₂ = x  y - конъюнкция

f₃ = (xy) = (xy) - отрицание прямой импликации

f₄ = x - антецедент

f₅ = (yx) = (y x) - отрицание обратной импликации

f₆ = y - консеквент

f₇ = x  y = x mod ₂ y - сложение по модулю 2

f₈ = x  y - дизъюнкция

f₉ = xy = (x  y) - стрелка Пирса

f₁₀ = xy = (x y)(x  y) - эквивалентность

f₁₁ = y - отрицание консеквента

f₁₂ = yx - обратная импликация

f₁₃ = x - отрицание антецедента

f₁₄ = xy - импликация

f₁₅ = x/y = (x  y) - штрих Шеффера

f₁₆ = 1 - логическая константа 1

5 этап синтеза: графическое представление синтезированной схемы.

f(x,y,z )=(x & y)(x & z) = (((x & y)  (x & z))) = ((x & y)&(x & z)) (2)