Методические указания

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

К комбинационным относятся схемы, выходные сигналы которых в каждый момент времени однозначно определяются значениями сигналов, действующих на входах в тот же момент времени, т.е. комбинацией входных сигналов. Поэтому такие схемы не содержат элементов памяти (например, триггеров) и реализуются на основе логических элементов и их комбинацией. Задача синтеза комбинационных схем заключается в упрощении и преобразовании логических выражений, описывающих работу схем, и в построении принципиальных схем с минимальным числом требуемых элементов и соединений между ними, т.е. с оптимальной структурой.

При выполнении работы рекомендуется использовать учебное пособие [4], в котором приведены дополнительные литературные источники, а также сборник задач и упражнений [9]. Необходимые для использования микросхемы серии К155 представлены в приложении.

Рассмотрим пример выполнения работы. Задана логическая функция y = v (0, 3, 8, 13, 15). Зная веса двоичных разрядов (8421), представим ее в эквивалентной записи, заменив десятичные числа соответствующими двоичными тетрадами: y = v (0000, 0011, 1000, 1101, 1111), и перейдем к алгебраической форме, учитывая символ дизъюнкции в функции y:

где x ₁ – старший разряд.

Полученное выражение представлено в СДНФ и, как правило, не является наиболее простым. Минимизируем его графическим методом, заполнив карту Карно (рис. 1): единицы записываются в те клетки карты, которые соответствуют кодовым комбинациям, обращающим функцию y в «1» (конституенты единиц); незаполненные клетки соответствуют нулевым значеним функции. Выполним операцию склеивания соседних «1» и запишем минимизированную логическую функцию как дизъюнкцию полученных контуров склеивания (импликант):

Рис. 1

Сравнение с исходной формой логической функции свидетельствует об эффективности и необходимости этапа минимизации при построении схем: сократилось число членов выражения, что соответствует уменьшению числа требуемых логических элементов при построении схемы, и уменьшилась размерность членов выражения, что соответствует уменьшению числа входов элементов схемы. Используя условные графические обозначения [4, 9, 10], покажем эквивалентную микросхему, реализующую функцию y _min (рис. 2).

Интегральные схемы серии К155 реализованы в базисе И-НЕ [4, 8]. Поэтому выражение y _min необходимо привести к этому базису, применяя теорему двойной инверсии и теорему инверсии (правило де Моргана: . Тогда получим:

Построим и оформим в соответствии с указанными выше требованиями принципиальную схему на элементах И-НЕ, реализующую преобразованное логическое выражение (рис. 3), составим спецификацию. Необходимые для использования микросхемы приведены в приложении. Цифры обозначают номера контактов микросхем.

Рис. 3

Позиционное обозначение	Наименование микросхем	Количество	Примечание
D1	K155ЛА3		–
D2	K155ЛА4		–
D3	K155ЛА1		Элемент D3.2 свободный

Второй вариант схемы может быть реализован с использованием элемента И-ИЛИ-НЕ, если выражение y _min представить в виде

Ему соответствует схема рис. 4.

Рис. 4

Позиционное обозначение	Наименование микросхем	Количество	Примечание
D1	K155ЛН1		Элементы D1.5, D1.6 свободны
D2	K155ЛА4		Элемент D2.3 – свободный
D3	K155ЛР4		–

Быстродействие схемы определяется как максимальное время переключения элементов схемы при прохождении сигналов от входов к выходу. Для этого необходимо определить самую длинную последовательную цепь от входа к выходу и просуммировать времена переключения элементов этой цепи. Тогда время переключения схемы , где – время переключения логического элемента И-НЕ (22 нс), – время переключения логического элемента И-ИЛИ-НЕ (30 нс). Следует обратить внимание на рациональное использование микросхем – см. элемент D2.2. Сравнение схем рис. 3 и 4 показывает, что при одинаковом количестве микросхем первый вариант является более предпочтительным по времени переключения и полноте использования микросхем (меньшее число свободных элементов). Выбор в пользу первого варианта.

ЗАДАНИЕ 2. ПОСТРОЕНИЕ УСТРОЙСТВ
И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

В рамках задания необходимо написать краткий реферат (объемом 5 – 7 стр.) по материалу одной из тем изучаемого курса (табл. 2).

Таблица 2

Номер варианта	Название темы
	Персональные компьютеры: структура, системная плата и системные шины
	Построение микропроцессоров. RISC-архитектура
	Иерархическая структура памяти ЭВМ
	Сверхоперативная память. Построение и использование кэш-памяти
	Построение принтеров

Окончание табл. 2

Номер варианта	Название темы
	Построение сканеров
	Мониторы дисплеев, способы формирования изображений
	Дисплейные манипуляторы настольных и переносных компьютеров
	Магнитные, оптические и магнитооптические накопители
	Способы распараллеливания вычислений

Дата добавления: 2015-12-16; просмотров: 12; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!