МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ / НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» МЕТОДИ АНАЛІЗУ ТА СИНТЕЗУ КОМБІНАЦІЙНИХ СХЕМ. КОМБІНАЦІЙНІ СХЕМИ З ОДНИМ ВИХОДОМ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до лабораторної роботи №2 з дисципліни «Обчислювальна техніка» для студентів базового напрямку 6.0914 «Комп’ютеризовані системи, автоматика і управління» Затверджено на засіданні кафедри «Автоматика і телемеханіка» Протокол № 10 від 22.02.2001р. Львів - 2001 Мета роботи: - вивчення методів аналізу і синтезу комбінаційних логічних схем з одним виходом, оцінки їх апаратурної складності та швидкодії. 1. ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ Логічний елемент - це електронний пристрій, який реалізує певну логічну (перемикальну) функцію. Сукупність логічних елементів і зв’язків між ними, призначену для перетворення двійкових змінних, називають логічною схемою. Логічні схеми поділяють на послідовнісні і комбінаційні. Комбінаційною називають схему, m вихідних сигналів якої в кожний момент часу повністю визначаються сукупністю n її вхідних сигналів в цей самий момент часу. Тобто вихідні сигнали комбінаційної схеми в даний момент часу не залежать від вхідних сигналів, які діяли в попередні моменти часу (схема не має пам’яті). Кажуть, що така схема має один стан. Поведінка комбінаційної схеми описується системою логічних функцій. Виділяють задачі аналізу та синтезу комбінаційних схем. Задача аналізу комбінаційної схеми полягає в знаходженні системи логічних функцій, що відображають логіку роботи такої схеми. В процесі аналізу з схеми вилучають елементи, що не впливають на логіку її роботи (формувачі, елементи узгодження і т.д.), після чого визначають згадану систему логічних функцій. Задача синтезу є оберненою до задачі аналізу. 1.1. Синтез комбінаційної схеми з одним виходом Синтез комбінаційної схеми можна поділити на три етапи. Перший етап: - Складають таблицю істинності, в якій фіксується склад і значення вхідних та вихідних логічних змінних і яка відображає задану логіку роботи комбінаційної схеми: - в такій таблиці для кожного можливого набору значень (далі просто набору) вхідних логічних змінних вказують значення логічної функції: «1», «0», або «*» (в останньому випадку значення функції невизначене). Можна також задати логічну функцію в іншій формі, наприклад в досконалій диз’юнктивній нормальній формі (ДДНФ). - На основі таблиці істинності, застосовуючи ті чи інші методи мінімізації логічних функцій, знаходять логічне рівняння в мінімальній диз’юнктивній нормальній формі (МДНФ). При цьому якщо логічна функція визначена не на всіх наборах вхідних змінних, здійснюють її оптимальне довизначення (таке довизначення, при якому функція буде мати простішу МДНФ). Другий етап: Отримане на першому етапі логічне рівняння заданої функції (у МДНФ) записують в операторній формі, тобто у вигляді суперпозиції операторів логічних елементів (оператором логічного елемента називають функцію, яку реалізує цей елемент). Якщо обмежитися операторами І, АБО, І-НЕ, АБО-НЕ і припустити, що число входів відповідних логічних елементів є достатньо великим, то операторний запис функції зводиться до її подання в одній із восьми стандартних канонічних нормальних форм (див. Приклад 1). Нормальні форми дозволяють будувати комбінаційні схеми з двома рівнями (каскадами) логічних елементів. Якщо число входів p логічних елементів менше, ніж вимагається для реалізації рівняння в нормальній формі, то змінні об’єднуються в групи (не більше p змінних в кожній). Причому число таких груп також не повинне перевищувати p, інакше така сукупність груп в свою чергу розбивається на групи по p елементів і так далі. Такі перетворення дозволяють подати задану функцію в операторній формі з врахуванням числа входів елементів. Але в цьому випадку операторна форма не буде нормальною, бо за рахунок додаткового каскадування елементів комбінаційна схема буде мати більше ніж два рівні. Третій етап: На основі операторного представлення логічної функції будують комбінаційну схему. При цьому врахов...