Файл: Пакулов, Н. И. Мажоритарный принцип построения надежных узлов и устройств ЦВМ.pdf

Пусть требуется построить программный датчик, формирующий три рабочих импульса. Временная диа­ грамма работы такого датчика представлена на рис. 2.42. В качестве элементарного автомата выберем триггер с раздельными входами, матрица переходов которого приведена на стр. 119. На основании диаграммы ра-

п п ...д ___ □Л---- U□---^

t

боты программного датчика и матрицы переходов вы­ бранного элементарного' автомата составим таблицу переходов и функций возбуждения заданного узла

(табл. 2.20).

Выражения для функций возбуждения элементарных автоматов имеют вид:

Структурная схема программного датчика, построен­ ная согласно выражениям (2.74) —(2.79), изображена на рис. 2.43. При установке в исходное состояние триг­ гер с выходом Qi ставится в состояние «1», а остальные триггеры— в состояние «О» (цепи установки в состояние «О» не показаны). Если ключом К замкнуть цепь обрат­ ной связи, то датчик будет формировать непрерывную серию импульсов. При работе датчика допускается пре-

Рис. 2.43. Структурная схема программного датчика.

Рис. 2.44. Структурная схема программного датчика, построенная на МЭ без постоянных уровнен напряжения.

рывапне работы на любом рабочем импульсе, для чего необходимо в определенный момент времени прекратить подачу синхроимпульсов х. На рис. 2.44 показан ва­ риант схемы программного датчика, построенный па трех МЭ без постоянных уровней напряжения. Недостат­ ком этой схемы является необходимость тщательного подбора МЭ по длительности вносимой задержки вход­ ных сигналов.

2.4. СИНТЕЗ МАЖОРИТАРНЫХ СУБСИСТЕМ НА БАЗЕ УНИВЕРСАЛЬНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ

Универсалиный функциональный модуль

Наиболее перспективным направлением развития микроэлектроники является создание мпогоэлементных функциональных субспстем, когда в одном модуле

I 30

объединяется большое количество логических элементов в единый функциональный узел, предназначенный для реализации сложных логических функций. Такие субси­ стемы должны отвечать следующим основным требова­ ниям:

—иметь минимальное число внешних связей;

—обладать аппаратурной совместимостью;

—использовать по возможности однотипные ячейки;

—обладать свойством наращиваемости, т. е. иметь гибкую структуру.

Для реализации систем с переменной структурой (адаптивных систем), кроме того, необходимо иметь воз­ можность программно изменять технические параметры субсистем в процессе или перед началом работы.

С точки зрения удешевления производства инте­ гральных субсистем и повышения надежности их рабо­

ты целесообразно выполнять их на одном типе ячеек с одинаковой конфигурацией соединений между ячей­ ками.

В качестве такой ячейки для построения мажоритар­ ных адаптивных субсистем (МСС) можно использовать универсальный функциональный модуль (УФМ), состоя­

а также некоторые функции четырех и пяти переменных. Особенностью УФМ является то, что можно изменить по программе его логические возможности и связи, что по­ зволяет использовать УФМ для построения адаптивных субсистем. В табл. 2.21 приведены наиболее важные функции, реализуемые УФМ.

УФМ является функционально полным модулем, так как в его состав входят функционально полные УМЭ.

Синтез мажоритарных субсистем на базе УФМ рекомен­ дуется проводить ;в следующем порядке.

1.Заданные или полученные булевы функции пред­ ставляются в мажоритарном базисе с помощью соотно­ шений (2.12) — (2.15).

2.Производится минимизация полученной мажори­

тарной функции с помощью равносильностей 1 )— 22).

3.Отыскивается в табл. 2.21 строка, эквивалентная минимальной форме мажоритарной функции.

4.Составляется структурная схема заданной субси­ стемы с учетом возможностей УФМ и заданного коли­ чества выводов.

Примеры построения мажоритарных субсистем на базе УФМ

Рассмотрим примеры построения на УФМ типовых мажоритарных субсистем (МСС) как с памятью, так и без памяти. Зададимся количеством выводов субсисте­ мы, равным 64.

Синтез дешифратора на 256 выходов. Так как один УФМ реализует четырехвходовую схему И (5-я строка е табл. 2.21), то целесообразно дешифратор строить двухступенчатым согласно выражению

где Xi, Х2, Xa, Х4, хъ, хв, x-j, % — входные сигналы дешиф­ ратора.

Представим выражение (2.80) в мажоритарном ба­ зисе:

МСС можно в этом случае построить гремя способами:

1.Разместить в одной субсистеме два дешифратора

счетырьмя входами и шестнадцатью выходами каждый (потребуется 51 вывод);

2.Разместить в одной субсистеме один дешифратор

счетырьмя входами и шестнадцатью выходами или во­ семь дешифраторов с двумя входами и четырьмя выхо­ дами каждый (потребуется 59 выводов);

134