Большая техническая энциклопедия
0 1 3 5 8
D N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
Н- НА НЕ НИ НО НР НУ

Набор - логический элемент

 
Набор логических элементов, необходимый и достаточный для построения любой КС, называют функционально полным набором или базисом. Так, набор ЛЭ для реализации операций булевой алгебры НЕ, И, ИЛИ, суперпозиция которых позволяет записать любую ПФ, достаточен для того, чтобы синтезировать любую КС. Построение функциональной схемы по ее ФАЛ, записанной в терминах булевых операций, представляет собой процедуру синтеза КС в базисе НЕ, И, ИЛИ.
Набор логических элементов для построения комбинационных схем является функционально полным, если реализуемые эт ми элементами булевы функции образуют функционально полную систему функций.
Набор логических элементов должен обладать определенной полнотой, обусловленной возможностью построения на его основе любой однотактной ( комбинационной) и многотактной ( последовательностной) схем.
Набор логических элементов называется функционально полным, если произвольную элементарную логическую функцию можно представить в виде комбинации функций, реализуемых этими элементами. Очевидно, что набор из 16 логических элементов является избыточным.
Определение времени задержки элемента.| Передаточная характеристика логического элемента. Набор логических элементов должен быть функционально полным. Это требование удовлетворяется, например, в системе, содержащей один элемент И-НЕ, что, однако, вызывает излишние аппаратурные затраты. Поэтому наборы логических элементов обычно являются функционально избыточными в некоторых разумных пределах.
Условное обозначение триггеров. Набор логических элементов, позволяющий построить произвольную логическую схему, называется функционально полным набором.
Набор логических элементов является функционально полным, если реализуемые этими элементами булевы функции образуют функционально полную систему функций.
Пример выполнения задания на элементах стенда УМ-11. Какие наборы логических элементов обладают функциональной полнотой.
Функциональная схема. Для набора логических элементов можно ввести понятие функциональной полноты, подобно тому, как это было сделано для случая системы булевых функций. Набор логических элементов обладает функциональной полнотой, если при помощи конечного числа этих элементов можно построить произволь - - ную комбинационную схе-му с любым законом функционирования.
Выбор состава набора логических элементов имеет важное значение, поскольку определяет число корпусов ИС, необходимое для построения ЭВМ. В машинах высокой производительности число многовходовых схем увеличивается, распределение элементов по числу входов становится более равномерным.
Наиболее важным фактором является набор необходимых логических элементов. Большая номенклатура таких элементов вызывает обострение проблемы схемной унификации и создается вследствие различных организационно-технических конфликтных ситуаций, связанных с относительно частой сменой элементной и конструктивно-технологической базы, большой трудоемкостью и длительностью наладки аппаратуры БМЦУ.

В общем случае выбор набора логических элементов зависит от конкретных условий применения.
Мостовой элемент задержки ( МЭЗ ( параметры. транзистор типа МП42А, диоды Д4, Д2 типа Д9, . /. ii /. z 1 2 ком, Ra4 7 ком, Ri 0 82 ком, Ct Сг 0 01 0 1 мкф, Ua - l2 в, [ / см 6s. Для расширения логических возможностей набора логических элементов оказывается полезным введение в его состав элемента дискретной временной задержки сигнала. На рис. 39а приведена схема транзисторной задержки, входящая в систему ЭТ.
При использовании в качестве набора логических элементов двухвходовых совпадений и разделений и инвертора задача синтеза булевых ( т 1) - полюсников сводится к задаче построения формул булевой алгебры, представляющих выходные функции этих ( т, 1) - полюсников. Интерес представляет построение не какой-нибудь схемы с заданной выходной функцией ( ввиду только что сказанного, это сделать нетрудно), а построение достаточно экономной схемы, расходующей по возможности меньшее число логических элементов. Задача построения экономных схем сводится в рассматриваемом случае к задаче минимизации формул булевой алгебры.
Предположим теперь, что зафиксирован какой-либо набор логических элементов. Синтез комбинационной схемы из элементов выбранного набора заключается в последовательном подсоединении выходных полюсов одних элементов ко входным полюсам других элементов так, чтобы не подсоединять к одному и тому же входному полюсу нескольких выходных полюсов и не образовывать замкнутых цепей, по которым сигнал, выйдя из какого-либо элемента Q и проходя, возможно, через другие элементы, снова мог бы попасть на один из входных полюсов того же самого элемента Q.
Структура монолитной интегральной схемы. а - принципиальная схема. б - структура схемы в разрезе. Одним из таких наборов может быть набор логических элементов И, ИЛИ, НЕ, реализующих простые переключательные функции. Однако в интегральных элементных структурных в качестве типовых логических элементов используются более сложные элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ, И-ИЛИ-НЕ и др. Каждый из этих наборов позволяет построить сложную схему цифрового автомата. Для уменьшения аппаратных затрат при построении ЦВМ функционально полный набор логических элементов делают избыточным.
Предположим теперь, что зафиксирован какой-либо набор логических элементов. Задача построения из такого набора комбинационной схемы, реализующей некоторую переключательную ф-цию, сводится прежде всего к ее представлению в виде выражения алгебры логики. При составлении выражений, описывающих произвольную переключательную ф-цию, важное значение имеют две простейшие переключательные ф-ции: конституенты единицы и нуля.
Центральный блок сигнализации включает в себя набор логических элементов ИЛИ, число которых соответствует количеству танков, и элементы, обеспечивающие работу пневмосирены. Снятие звукового сигнала производится кнопкой.
Выше были сформулированы условия, при которых набор логических элементов позволяет создавать любые комбинационные схемы. Однако для проектирования ЦВМ необходимо, чтобы набор элементов позволял строить не только комбинационные схемы, но и устройства другого типа, которые мы назвали цифровыми автоматами.
При схемном принципе управления СФУС представляет собой набор логических элементов И, ИЛИ, НЕ, которые обеспечивают выработку функциональных управляющих сигналов для выполнения всех операций, предусмотренных для данной ЭВМ. Реализация любой операции обеспечивается полным набором управляющих сигналов. Для выполнения любого микродействия требуется соответствующий ему управляющий сигнал. Этот сигнал вырабатывается в СФУС с помощью логических схем.
Выше были сформулированы условия, при которых набор логических элементов позволяет создавать любые комбинационные схемы. Однако для проектирования ЦВМ необходимо, чтобы набор элементов позволял строить не только комбинационные схемы, но и устройства другого типа, которые мы назвали цифровыми автоматами.
Как следует из § 3 - 3, наборы логических элементов, обладающие функциональной полнотой, можно составить различными способами.
Триггер-Шмит - га.
Любая сколь угодно сложная логическая функция может быть реализована на наборе логических элементов И, ИЛИ, НЕ.
При построении логических схем вводят понятие функционально полной системы, это набор логических элементов, с помощью которого можно реализовать любую сколь угодно сложную логическую функцию. Поскольку любая логическая функция представляет собой комбинацию логических операций сложения, умножения или отрицания, набор логических элементов трех типов ( НЕ, ИЛИ, И), очевидно, является функционально полным. Однако функционально полные системы могут состоять и из набора логических элементов, реализующих логические операции, отличные от простейших. В частности, с помощью алгебры логики доказывается, что функционально полные системы могут состоять из логических элементов только одного типа, например реализующих функцию И-НЕ или ИЛИ-НЕ. С технологической точки зрения изготовлять один стандартный эле-ыент более рационально, поэтому большинство современных логических схем строят на основе ИС, выполняющих логические функции И-НЕ или ИЛИ-НЕ.
Узлы схем включения входных и выходных элементов к бесконтактным логическим элементам. Во ВНИПКТИ релестроения ( ВНИИР) разработаны три вида логических устройств 16.8 ]: набор логических элементов и узлов серии Логика И на базе микросхем серий К-511 и К-153 ( см. § 3.3); набор универсальных логических модулей матричного типа; программируемый контроллер типа УПЛ. По рекомендации Института все эти виды устройств используются в зависимости от сложности схем управления, а именно при числе входов системы от 20 до 40 схемы выполняются на отдельных элементах серии Логика И, при числе входов от 40 до 100 - на базе устройств матричной логики, а более сложные схемы - с использованием программируемого контроллера.
Из сказанного следует, что система элементов, обладающая функциональной полнотой для построения цифровых автоматов, должна содержать: во-первых, набор логических элементов, обладающий функциональной полнотой для построения комбинационных схем, и во-вторых, запоминающий элемент или, иначе говоря, элементарный автомат с двумя состояниями. Этот элементарный автомат должен иметь полные системы выходов и переходов с тем, чтобы можно было различить состояние элементарного автомата и применить его в устройствах, где используются все возможные переходы элементарных автоматов.
Из сказанного следует, что система элементов, обладающая функциональной полнотой для построения цифровых автоматов, должна содержать: во-первых, набор логических элементов, обладающий функциональной полнотой для построения комбинационных схем, и во-вторых, запоминающий элемент или, иначе говоря, элементарный автомат с двумя состояниями. Этот элементарный автомат должен иметь полные системы выходов и переходов с тем, чтобы можно было различить состояние элементарного автомата и применить его в устройствах, где используются все возможные переходы эле-ментарных автоматов.
Принципиальные схемы дешифраторов на три входа. На лабораторной панели ( рис. 8.4) размещены: четырехразрядный реверсивный двоичный счетчик К155ИЕ7, два четырехразрядных сдвиговых регистра К155ИР1, набор логических элементов И-НЕ ( К155ЛАЗ) и ИЛИ-НЕ ( К155ЛЕ1), а также тумблеры и кнопки управления режимом работы цифровых устройств. Состояние триггеров счетчика и регистров индицируется светодиодами.
В состав УБСР-ДИ входят следующие устройства: функциональные, представляющие собой законченные схемы для выполнения различных арифметических и логических операций; универсальные логические, состоящие из наборов однотипных логических элементов или однотипных групп элементов, входы и выходы которых выведены на соединитель - что позволяет выполнять различные схемные комбинации устройств; временные для задания в системах управления эталонных временных интервалов, тактирования и стробирования; согласующие для организации связей с гальванической развязкой между аппаратами управления, устройствами обработки информации систем автоматического управления на интегральных схемах и исполнительными аппаратами; цифро-аналоговые для преобразования цифровых сигналов в аналоговые и частотных сигналов в напряжение и наоборот, чтобы можно было организовать связь цифровых частей систем управления с аналоговыми; ввода и вывода, предназначенные для задания и Еизуального контроля цифровых значений регулируемых параметров при взаимодействии человека-оператора с системой автоматического управления; вспомогательные, например, для контроля и настройки; питания всех перечисленных устройств.
Функциональная схема. Для набора логических элементов можно ввести понятие функциональной полноты, подобно тому, как это было сделано для случая системы булевых функций. Набор логических элементов обладает функциональной полнотой, если при помощи конечного числа этих элементов можно построить произволь - - ную комбинационную схе-му с любым законом функционирования.
Характеристика импуль-сной помехоустойчивости логического элемента.| Задержка прохождения сигнала через логический элемент. Подобно тому как сложная Булева функция может быть получена суперпозицией более простых элементарных функций, так и логическая схема строится из ограниченного набора элементарных схем - логических элементов. Набор логических элементов обладает функциональной полнотой, если при помощи конечного числа этих элементов можно построить произвольную логическую схему с любым законом функционирования. Для удобства производства логических элементов желательно использовать одноэлементные наборы, например И - НЕ или ИЛИ - НЕ.
Функциональной полнотой обладает набор переключательных функций, который содержит хотя бы одну переключательную функцию, не сохраняющую нуль и единицу. Используемые наборы логических элементов, как правило, обладают функциональной избыточностью, что позволяет экономично строить схемы любой степени сложности.
В связи с этим для логических элементов может быть введено понятие функциональной полноты, подобно тому, как это делается для системы булевых функций. И если набор логических элементов соответствует некоторой функционально полной системе булевых функций, то из таких элементов может быть построена схема, реализующая любую, сколь угодно сложную, булеву функцию.

Местная схема управления содержит наборы нуль-органов и ключевых схем, являющихся устройствами сопряжения между аналоговой и дискретной частями СВК. Сюда же входит набор логических элементов, с помощью которых реализуются переключающие функции Fi ( t) и производятся все необходимые логические операции над ними. Вместе с тем в местную систему управления включены построенные на основе логических элементов узлы, выполняющие типичные для большинства вентильных схем преобразования над переключающими функциями: коммутаторы импульсов, триггерные регистры. Наконец, к крупным узлам следует отнести и набор фазосдвигаю-щих устройств, обеспечивающих регулируемую временную задержку переключающих функций, управляемых с помощью аналоговых сигналов. Структура внутренних связей элементов и узлов местной системы управления, а также их необходимое количество выбираются в каждом конкретном случае по заданному графически ( совокупностью переключающих функций) алгоритму управления в соответствии с законами булевой алгебры.
Условное обозначение операционного усилителя. Интегральные микросхемы выпускаются в виде серий. Каждая серия содержит набор функциональных логических элементов, достаточный для построения многих схем автоматики и телемеханики.
Логические схемы, входящие в состав любого цифрового устройства, строятся из логических элементов. Одним из основных требований к набору логических элементов является требование функциональной полноты. Набор логических элементов является функционально полным, если реализуемые им переключательные ф-ции составляют функционально полную систему.
Входная характерис - [ IMAGE ] Усовершенствованная СНС. Из полученного выражения следует, что между тип существует обратная зависимость. Это обстоятельство следует учитывать при создании экономичного набора логических элементов. Если необходимо большое значение т, то п при этом, как правило, может иметь минимальное значение и наоборот. В следующей главе будут приведены конкретные примеры осуществления этой возможности.
Ниже рассматриваются электронные схемы, выполняющие простейшие логические операции. Для реализации цифровых систем любой сложности достаточно иметь набор логических элементов, реализующих операции хотя бы одного из функционально полных наборов. Этот набор элементов называют минимальной базой. В современной микроэлектронике такой базой являются элементы либо И-НЕ, либо ИЛИ-НЕ, выполняемые по различным технологиям на основе биполярных и полевых транзисторных структур.
Ниже рассматриваются электронные схемы, выполняющие простейшие логические операции. Для реализации цифровых систем любой сложности достаточно иметь набор логических элементов, реализующих операции хотя бы одного из функционально полных наборов. Этот набор элементов называют минимальной базой. В современной микроэлектронике такой базой являются элементы либо И-НЕ, либо ИЛИ-НЕ, выполняемые по различным технологиям на основе биполярных и полевых транзисторных структур.
При построении логических схем вводят понятие функционально полной системы, это набор логических элементов, с помощью которого можно реализовать любую сколь угодно сложную логическую функцию. Поскольку любая логическая функция представляет собой комбинацию логических операций сложения, умножения или отрицания, набор логических элементов трех типов ( НЕ, ИЛИ, И), очевидно, является функционально полным. Однако функционально полные системы могут состоять и из набора логических элементов, реализующих логические операции, отличные от простейших. В частности, с помощью алгебры логики доказывается, что функционально полные системы могут состоять из логических элементов только одного типа, например реализующих функцию И-НЕ или ИЛИ-НЕ. С технологической точки зрения изготовлять один стандартный эле-ыент более рационально, поэтому большинство современных логических схем строят на основе ИС, выполняющих логические функции И-НЕ или ИЛИ-НЕ.
Логические схемы, входящие в состав любого цифрового устройства, строятся из логических элементов. Одним из основных требований к набору логических элементов является требование функциональной полноты. Набор логических элементов является функционально полным, если реализуемые им переключательные ф-ции составляют функционально полную систему.
Условные обозначения основных логических элементов. Логические элементы реализуют все функции, из которых состоит СНФ. Такие наборы логических элементов называются функционально полными. В табл. 25 приведены условные обозначения некоторых наиболее часто употребляемых логических элементов.
Примеры реализации переключательной функции / в ( х, у на различных логических элементах. Представление произвольной переключательной функции в виде СНФ дает возможность строить юмбинациошше схемы, работа которых описывается сколь угодно сложной системой переключатель-гых функций, из элементарных юмбинационных схем ( логических элементов) например, И-НЕ, а также ИЛИ - НЕ. Для этого необходимо, чтобы логические эле - N енты реализовали все функции, кз которых состоит СНФ. Такие наборы логических элементов называют функционально полными.
Примеры реализации переключательной функции /, ( х, у на различных логических элементах.
Представление произвольной переключательной функции в виде тмснр СНФ дает возможность строить комбинационные схемы, работа которых описывается сколь угодно сложной системой переключатель - И-НЕ / И-НЕ ных функций, из элементарных комбинационных схем ( логических элементов) например, И - НЕ, а также ИЛИ - НЕ. Для этого необходимо, чтобы логические элементы реализовали все функции, из которых состоит СНФ. Такие наборы логических элементов называют функционально полными. В табл. 21 приведены условные обозначения некоторых наиболее часто употребляемых логических элементов.
Набор логических элементов должен быть функционально полным. Это требование удовлетворяется, например, в системе, содержащей один элемент И-НЕ, что, однако, вызывает излишние аппаратурные затраты. Поэтому наборы логических элементов обычно являются функционально избыточными в некоторых разумных пределах.
Триггеры используются для запоминания на необходимое время выполненных функций, полученных с помощью блоков сравнения. Логические элементы используются для реализации функций алгебры логики. Естественно, что набор логических элементов должен быть функционально полным, позволяющим реализовать любую функцию алгебры логики. Кроме этого, в схему параллельной логики могут входить счетчики, сдвигающие регистры для выработки управляющих сигналов.
Обращение к данному порту интерфейса ввода происходит по сигналу с выхода микропроцессора при наличии сигнала на определенной линии шины адреса, соединенной с соответствующим ей ( данному разряду) портом. Второй сигнал указывает адрес порта. Это выполняет дешифратор адреса, представляющий собой набор двувходовых логических элементов И. У каждого элемента один вход подключен к линии определенного разряда шины адреса, а другой вход - к соответствующему выходу регистра состояний. Выход конкретного логического элемента И соединен с соответствующим ему портом.
При построении логических схем вводят понятие функционально полной системы, это набор логических элементов, с помощью которого можно реализовать любую сколь угодно сложную логическую функцию. Поскольку любая логическая функция представляет собой комбинацию логических операций сложения, умножения или отрицания, набор логических элементов трех типов ( НЕ, ИЛИ, И), очевидно, является функционально полным. Однако функционально полные системы могут состоять и из набора логических элементов, реализующих логические операции, отличные от простейших. В частности, с помощью алгебры логики доказывается, что функционально полные системы могут состоять из логических элементов только одного типа, например реализующих функцию И-НЕ или ИЛИ-НЕ. С технологической точки зрения изготовлять один стандартный эле-ыент более рационально, поэтому большинство современных логических схем строят на основе ИС, выполняющих логические функции И-НЕ или ИЛИ-НЕ.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11