Загальні зауваження до виконання індивідуальних завдань

Запропоновані для синтезу функціональні вузли (логічні функції двох змінних, див. табл. 1.1) належать до елементарних КС з двома входами (Х=x₁, x₂) і одним виходом (Y=у₁), кожний з яких описується своєю булевою функцією у вигляді СДНФ (СКНФ). Оптимальна схема вузла може бути отримана лише при мінімізації системи булевих функцій (їх доведення до МДНФ, МКНФ - див. відповідний розділ математичної логіки [1-12]) виявленням спільних компонент (простих імплікант) для їх різних об’єднань.

Порядок виконання роботи

Перш ніж приступити до завдання по створенню, реалізації, моделюванню й дослідженню схем булевих функцій двох змінних на екрані ПК за допомогою програми EWB 5.12, доцільно виконати ряд дій:

- ознайомиться із вступним описом користувача програми EWB 5.12 «ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАБОРАТОРИЯ НА IBM PC»;

- виконати необхідні етапи синтезу схем індивідуального завдання, з огляду на заданий логічний базис (а, б, в або ін.). Якщо базис не заданий, то проектант вільний у виборі елементів базису із БМ EWB 5.12;

- виконати показові приклади моделювання схем у програмі EWB 5.12 на основі обраних цифрових ІС, що є в каталозі Work_ewb512.

Зміст звіту

1.5.1 Короткий теоретичний огляд по елементарним двовходовим логічним схемам, що досліджуються у ЛР №1, їх ТІ.

1.5.2 Тип схем, їхнє призначення, особливості з погляду виконуваних функцій: назви серій цифрових ІС(віртуальні, ЕЗЛ, Т²Л, Т²ЛШ, МО(Е)Н, КМОН, И²Л, ін.), що реалізують логічні схеми.

1.5.3 Етап аналізу, синтезу й мінімізації отриманих ДНФ (КНФ) з поясненнями.

1.5.4 Файл(и) моделювання розробленої схеми (на основі логічного базису) за варіантами ЛР із необхідними роздруківками графічних матеріалів, що переконливо й повно ілюструють функціонування КС відповідно до ТІ.

1.5.5 Виводи за отриманим даними з аналізом функціональних, часових характеристик, а також типу логіки (струми споживання схеми, напруга живлення, ін.).

Контрольні запитання

1.6.1 Дайте визначення логічних функцій: інверсії, диз’юнкції, кон’юнкції, штрих Шеффера, стрілка Пірса, еквівалентність, константа «1» («0»), імплікація, ∑mod2, ін.

1.6.2 Зобразіть умовні графічні позначення логічних елементів відомих типів.

1.6.3 Запишіть таблиці істинності заданих логічних елементів.

1.6.4 Визначте вихідний стан логічних елементів при заданих вхідних сигналах та навести ТІ.

1.6.5 Визначте якому логічному елементу належить ТІ.

1.6.6 Які логічні елементи можна використати для отримання функції інверсії?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

 КОМБІНАЦІЙНІ СХЕМИ

Метою лабораторної роботи єосвоєння основних етапів синтезу й створення ряду типових комбінаційних схем (КС) у вигляді розробки й моделювання простих вузлів обчислювальних пристроїв (ОП).

Основні положення

Електронні схеми в обчислювальній техніці за принципом функціонування прийнято поділяти на два типи - комбінаційні й послідовністні (цифрові автомати).

Комбінаційною називають схему з m входами й n виходами, для якої сукупність вихідних сигналів − вектор Y = у₁…у_n у цей момент часу повністю визначається сукупністю вхідних сигналів − вектором Х = x₁…x_m для цього ж моменту часу t_i і не залежить від вхідних сигналів, що діють у попередні моменти часу t_i-1. Останнє зауваження відрізняє КС від схем з пам’яттю (послідовністних). На основі останніх реалізують більшість схем цифрових автоматів (ЦА), в які також входять і КС. Задача аналізу КС зводиться до знаходження системи логічних (булевих) функцій (бажано мінімізованих), що визначають логіку роботи схеми відповідно ТІ.

Синтез є задачею, оберненою аналізу і полягає в побудові КС за заданими умовами роботи (вони визначають кількість входів, виходів схеми, закон відповідності двійкових наборів змінних на вході/виході − сигналів). Тому ідеальна КС може збігатися з отриманими в лабораторній роботі рішеннями КС (на основі обраного логічного базису − а, б, в або їхній комбінації). У той же час у зв’язку з використанням конкретних цифрових ІС із складу БМ програми EWB (з жорстко заданими: базисами й архітектурою внутрішньої побудови) отримані КС у вигляді їхніх електричних схем не завжди будуть збігатися з ідеальними рішеннями для індивідуальних завдань. Пристрої на основі КС - найпростіші і мають назву ЦА 0-го порядку.

У загальному випадку можна виділити кілька етапів синтезу.

1. Формування логічних умов роботи розглянутої схеми або вузла шляхом складання ТІ (з урахуванням обраного логічного базису) для кожного з виходів комбінаційної схеми.

2. Одержання за ТІ або (на підставі використання методів мінімізації) мінімальних нормальних форм у диз’юнктивній або кон’юнктивній формі (МДНФ або МКНФ).

3. Перетворення МДНФ або МКНФ до виду, що відповідає обраному (або заданому, наприклад, варіантом) набору логічних елементів (логічному базису, їхніх комбінацій) і побудова схеми КС.

Стосовно до лабораторного практикуму перелік доповнений обов’язковим етапом дослідження (моделювання) різних КС «на робочому столі» програми EWB (на предмет перевірки правильності їхнього функціонування згідно ТІ) за допомогою:

- створених на основі варіантів базису (а,б,в) з БМ EWB;

- реальних цифрових інтегральних схем (ІС), що є у БМ EWB.

При виконанні ЛР по синтезу конкретної КС деякі етапи можуть бути опущені або видозмінені. Робота функціонального вузла може бути задана вже у формалізованому виді за допомогою системи булевих функцій і/або існуючим пристроєм у вигляді конкретної цифрової ІС (шифратором, дешифратором, мультиплексором, демультиплексором, суматором, ∑mod2, ін.).