«3Та-ні»; б ) мережа Петрі, що реалізує функцію цього елемента.

Як видно, опис навіть такого простого елемента містить 8 позицій, 8 переходів і 32 дуги. Природно припустити, що мережа Петрі, що представляє складну цифрову схему, буде містити дуже велике число елементів. Багато сучасних ВІС, крім основних двох логічних станів, можуть знаходитися в третьому, високоімпедансному стані. Необхідність врахування третього стану при описі компонентів із шинною структурою приводить до ще більшого ускладнення моделей. Відсутність наочності та громіздкість значно ускладнюють роботу з такою мережею Петрі, навіть якщо вона адекватно відображає функціонування справної схеми і дозволяє моделювати можливі несправності в ній.

Зовнішній опис схеми

Структурна модель цифрового пристрою може бути представлена, наприклад, за допомогою простої спеціалізованої мови опису схеми міжнародного каталогу ISCAS-89, який дозволяє описувати її входи та виходи, компоненти та зв‘язки між ними.

На рис.2.2 представлено логічну схему s27 з каталогу ISCAS-89, опис якої на цій мові приведений нижче:

# 4 inputs #1 outputs #3 D-type flipflops #8 gates (1 ANDs+ 1 NANDs+ 2 ORS+4 NORs) INPUT (G0) INPUT (G1) INPUT (G2) INPUT (G3) OUTPUT (G17) G5 = DFF (G10)

G6 = DFF (G11) G7 = DFF (G13) G14 = NOT (G0) G17 = NOT (G11) G8 = AND (G14, G6) G15 = OR (G12, G8) G16 = OR (G3, G8) G9 = NAND (G16, G15) G10 = NOR (G14, G11) G11 = NOR (G5, G9) G12 = NOR (G1, G7) G13 = NOR (G2, G12)

Рис. 2.2. Графічний опис схеми S27

Опис схеми починається з коментарів (на першій позиції знаходиться знак "#"), що містять відомості про схему: кількість зовнішніх входів, зовнішніх виходів, D-тригерів та кількість вентилів за типом. Далі ідуть рядки опису для кожного елемента схеми, включно з зовнішніми входами та виходами. Кожен рядок описів містить:

1) ім‘я елемента (для зовнішніх входів INPUT, а для зовнішніх виходів OUTPUT);

2) знак дорівнює "=" для логічних вентилів;

3) тип вентиля для логічних вентилів;

4) перераховані в дужках імена венетилів попередників даного елемента, які дозволяють одразу визначити кількість входів поточного вентиля.

Допускаються наступні типи вентилів.

1) DFF – D-тригер, опис тригерів повинен слідувати безпосередньо за описом зовнішніх входів та виходів схеми;

2) AND – вентиль "ТА";

3) NAND – вентиль "ТА-НІ";

4) OR – вентиль "АБО";

5) NOR – вентиль "АБО-НІ";

6) XOR – вентиль сума за модулем 2;

7) NXOR – вентиль рівнозначність;

8) BUFF – вентиль повторювач (буфер).

Часто в структурних моделях використовують макроелементи. При цьому елемент описують в тілі макроса, яке використовується далі на більш високому рівні. Як правило допускається кілька рівнів вкладенності, що дозволяє використовувати ієрархічний підхід до опису схем.

Крім зв‘язків елементів, в певних мовах опису може бути представлена інформація про часові затримки елементів. Наприклад, це можна зробити наступним чином:

G12 = NOR (G1, G7) delay 20.

Це твердження вказує на величину затримки розповсюдженню сигналу від входів до виходів даного логічного вентиля в деяких одиницях.

Монтажна логіка

Логічне моделювання виконується за припущення, що інформація обробляється логічними елементами та передається в схемі іншим елементам в одному напрямі (від входів до виходів в самому елементі, від виходів елемента до входів інших елементів у схемі). Але ці припущення не завжди виконуються. Наприклад, достатньо часто при певних технологіях використовується "монтажна логіка". При цьому виходи логічних елементів поєднуються безпосередньо і в місці з‘єднання реалізується логічна функція "ТА" (чи "АБО" в залежності від технології що використовується та потужності поєднуваних елементів). Такий елемент має назву "провідне (монтажне) ТА (АБО)". Для того щоб подібні ситуації могли оброблятися в процесі логічного моделювання в схему вводять додатковий фіктивний логічний елемент "ТА" ("АБО"), як це зображено на рис. 2.3. Тут на рис. 2.3 а) зображена вихідна схема, а на рис. 2.3 б) – перетворена схема з фіктивним елементом. Слід відзначити, що логічне значення на виході фіктивного елемента при цьому завжди вірне, але значення його входів не завжди відповідають реальній схемі.

а)

б)

Рис. 2.3 Моделювання монтажної логіки фіктивним елементом

В цій моделі входи фіктивного елемента можуть мати різні значення (наприклад, та для схеми рис. 2.3 б), хоча очевидно, що в реальній схемі вони приймають однакові значення. При коректному моделюванні після обчислення значення виходу фіктивного елемента його необхідно присвоїти також обом входам А та В. На рис. 2.3 б) це показано перервною лінією. Слід відзначити, що введення подібних фіктивних елементів порушує відповідність між моделлю та реальною схемою, що може, наприклад, призвести до помилкової інтерпретації результатів моделювання несправної схеми чи побудові тестів. Більш коректно такі ситуації моделюються на рівні електричних схем.