Логическое проектирование с использованием ПЛМ

Для уменьшения размеров ПЛМ можно использовать методику минимизации многовыходных ПФ. Если минимизировать число вентилей И в двухступенчатой структуре И-ИЛИ (т.е. число различных многовыходных простых импликант) для данного набора выходных функций, тем самым минимизируется число конъюнктивных линий t. В результате для заданного числа входов n и числа выходов m будет минимизирован размер ПЛМ, определяемый как (2n + m)t. Если далее минимизировать суммарное число соединений в двухступенчатой структуре И-ИЛИ, как это и предусматривается методикой минимизации многовыходных ПФ, то уменьшается число точек на приведённых схемах (т.е. число пересечений горизонтальных и вертикальных линий, в которых имеются соединения). В результате снижается вероятность отказов из-за плохих контактов в местах подсоединения затворов МОП-транзисторов. Таким образом, минимизиция двухступенчатой структуры И-ИЛИ имеет большое значение для разработки компактных и надёжных ПЛМ.

В тех случаях, когда одной ПЛМ недостаточно для решения поставленной задачи, используются следующие варианты:

1. Если требуется реализовать много функций одних и тех же входных переменных, можно эти переменные подать на входы двух (или нескольких) ПЛМ (рис 6.29а). В этом случае все выходы обеих ПЛМ используются для получения требуемых функций.

2. Если число конъюнктивных членов заданных функций слишком велико для одной ПЛМ, можно использовать две (или несколько) ПЛМ, на входы которых подаются одни и те же входные переменные. Затем соответствующие выходы обеих ПЛМ объединяются с помощью вентилей ИЛИ (либо с помощью монтажных ИЛИ, в зависимости от схемной реализации выходов ПЛМ) так, чтобы конъюнкции, снимаемые с этих выходов, составляли в сумме заданную функцию f_i,как это показано на рисунке 6.29в.

3. Если число конъюнктивных членов заданных функций превышает возможности данной ПЛМ и конъюнкция двух дизъюнктивных форм (Q₁vQ₂v … Q_z)(R_z+1v … vR_q) для функции f уменьшает общее число q конъюнктивных членов по сравнению с общим числом р выражения (p₁v … vp_к)v(p_t+1v … vp_p)для той же функции, то такие функции можно реализовать, заменив вентили ИЛИ на рисунке 6.29б вентилями И (рисунок 6.29в). Другими словами, используя схему рисунка 6.29в можно уменьшить размер ПЛМ по сравнению со схемой, представленной на рисунке 6.29б.

Рисунок 6.29 – Варианты включения ПЛМ

4. Как показано на рис. 6.29г, две (или несколько) ПЛМ могут иметь частично объединённые входы (например, на входы x_{s -1}и x_s обеих матриц подаются одни и те же входные пременные, а на входы x₁, x₃, …, x_n-1, x_n – различные), а объединения выходов представляют собой комбинации рассмотренных вариантов 1, 2, и 3 (f₁, f₂, f_m вообще не объединены), некоторые выходы подсоединены к вентилям ИЛИ для образования функции f _t,другие выходы – к вентилям И для образования функции f_t+1).

Допустимо также использовать более сложные комбинации ПЛМ, например, с цепями обратной связи между некоторыми входами и выходами.

5. Если с целью устранения ошибок во время переходных процессов требуется ввести синхронизацию, один из входов ПЛМ можно использовать для тактового входа С. В этом случае все конъюнкции в функциях выходов должны содержать переменную С.

Вообще говоря, разработка соответствующей комбинации ПЛМ вместо использования одной большой матрицы позволяет уменьшить площадь кристалла (это справедливо и для ПЗУ). Однако, в этом случае несколько снижаются возможности изменений и исправлений.

7 Узлы средств сопряжения.

7.1 Устройства и системы цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразования сигналов

Информация в вычислительную систему поступает в виде сигналов. Различные датчики преобразуют информацию о различных процессах в электрические сигналы. Для системы наиболее предпочтительной является представление сигнала в форме цифрового кода. Это можно объяснить рядом достоинств цифровой обработки сигналов:

u высокая помехоустойчивость – способность цифрового устройства выполнять свои функции в условиях воздействия внешних и внутренних мешающих колебаний (помех). Это связано с тем, что сигнал в цифровой форме представлен двумя уровнями напряжения, имеющими достаточно большую разность;

u простота обработки, хранения, передачи сигнала в цифровой форме гораздо проще, чем в аналоговой.

Главным недостатком работы с цифровыми сигналами является снижение быстродействие, но взамен его мы получаем увеличение точности обработки.

Цифровая обработка сигналов применяется в таких различных областях, как биомедицина, акустика, звуковая локация, радиоло­кация, сейсмология, связь, системы передачи данных, ядерная тех­ника и многих других. Например, при анализе электроэнцефало­грамм, электрокардиограмм, а также передаче и распознавании речи требуется выделять некоторые характерные параметры сигна­ла. Иногда же возникает необходимость отделения помехи типа шума от сигнала или приведения сигнала к виду, который наибо­лее удобен для пользователя. В качестве другого примера обра­ботки сигналов можно привести случай, когда сигнал, передавае­мый по каналу связи, подвергается различным искажениям и при­емник компенсирует их.

Таким образом, возникает ощутимая потребность в наличии устройств, преобразующих сигнал из аналогового представления в цифровое и обратно, а также в понимании этих процессов.