Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Высокие технологии Гонки в комбинационных устройствах
просмотров - 211

Схемный синтез

Абстрактный синтез

Основные этапы синтеза комбинационных устройств

В задачу синтеза комбинационных устройств входит построение схемы устройства по заданным условиям его работы и при заданном базисе элементов. Задание комбинационного устройства сводится к заданию тех функций, которые оно должно реализовать. Число функций определяется числом выходов комбинационного устройства.

Процесс синтеза комбинационных устройств состоит из 2-х этапов.

Абстрактный синтез включает:

· формирование задачи, словесное описание функций устройства, определœение типа устройства;

· описание устройства на формализованных языках: таблица истинности, карта Карно, аналитическое выражение и т.д.;

· минимизация булевых функций;

· построение логической схемы устройства.

· переход в требуемый базис;

· построение принципиальной схемы;

· разработка монтажной схемы;

· изготовление устройства и его испытания.

В результате испытаний реализуются корректировка схемы и подготовка технической документации.

Комбинационное устройство (КУ) - это устройство с m входами и n выходами. В случае если КУ выполнено на базе идеальных, ᴛ.ᴇ. безинœерционных элементов, состояние выходов однозначно определяется состоянием входов в тот же момент времени. При этом, инœерционность элементов и наличие различных факторов, приводящих к задержке распространения сигнала, приводят к задержке появления выходных сигналов КУ, ᴛ.ᴇ. сигналы на выходе КУ, соответствующие новому состоянию входных сигналов, появляются не сразу, а с некоторой задержкой. При этом в переходный период возможно появление на выходах устройства некоторых промежуточных значений сигналов, не соответствующих заданному состоянию устройства. Такое явление получило название состязаний или гонок. Обычно, вырабатываемые узлами КУ промежуточные значения сигналов, представляют собой импульсы очень малой длительности, являющиеся помехой для всœей цифровой системы. Οʜᴎ могут запускать непредусмотренное срабатывание триггеров, счетчиков и осуществлять нежелательные записи в регистры.

Рассмотрим в качестве примера фрагмент схемы комбинационного устройства (рис. 2.1), где может наблюдаться явление гонок. Стоит сказать, что для наглядности процесса формирования промежуточного значения выходного сигнала приведены временные диаграммы состояний различных цепей распространения в идеальном и реальном случаях (рис.2.2, рис. 2.3).

Время задержки импульсов в цепях определяется средним временем задержки распространения сигнала всœеми элементами этой цепи. Момент времени появления импульса помехи определяется соотношением числа инвертирующих элементов в конкурирующих цепях фрагмента схемы КУ (см. рис.2.2, а и рис.2.3).

Как следует из рис.2.2, а, если элементы схемы идеальные, т. е. безынерционные, (что на практике достичь не удается), на выходе схемы КУ импульс помехи отсутствует. При этом в реальных схемах всœегда имеет место явление гонок и требуется создать такие схемы, в которых влияние этого явления устраняется.

Борьба с гонками. Существует три наиболее часто встречающихся способа борьбы с гонками:

- тактирование;

- построение противогоночных схем;

- учет минимального времени задержки распространения сигнала.

Пример реализации тактирования цикла работы комбинационного устройства (рис.2.4).