Файл: Сарингулян, Э. В. Арифметические и логические основы цифровых машин учеб. пособие.pdf

лишь сердечник I, и по обмотке связи код i переписывается в сердечник III. Наконец, считывающим импульсом г"ч сер­ дечник III возвращается в исходное нулевое состояние, а на выходе схемы образуется сигнал I, представленный как р —

— х-у. Работа схемы совпадения соответствует таблице истин­ ности 3.12.

г

Рис. 3.12

Таблица 3.12

Условия работы схемы совпадения на два входа

В ход

Схема собирания Сб служит для реализации логической операции ИЛИ. На рис. 3.12, в показана схема Сб на два входа. Если хотя бы на один вход поступил сигнал записи (xi или х2) , магнитное состояние сердечника будет соответст­ вовать коду 1. Считывающий импульс /сч, поступающий на схему после импульсов i3 или г"3, возвращает сердечник в

положение «О», и на выходе образуется сигнал р = х i \/л'2. Ра­ бота схемы Сб на два входа может быть описана таблицей истинности 3.13.

Т а б л и ц а 3.13

Условия работы схемы собирания на два входа

Вход

Феррнт-диодные ячейки позволяют просто и дешево вы­ полнять логические схемы, однако при этом требуются мощ­ ные тактовые генераторы, поскольку сами ячейки являются пассивными элементами. Кроме того, для исключения обратно­ го потока информации по обмоткам связи необходимы спе­ циальные блокировки, в частности, в рассмотренных схемах использовались диоды Д ь Д 2. Поэтому более широкое приме­ нение при построении логических схем нашли феррит-транзи- сторные ячейки, в которых активный элемент—транзистор — обеспечивает и достаточное усиление выходного сигнала по мощности, и однонаправленный характер движения информа­ ции в схеме.

Рассмотрим работу феррит-транзисторной ячейки с поло­ жительной обратной связью (рис. 3.13).

S2

Если сердечник находился в состоянии «О», то после пода­ чи в обмотку .записи \V3 сигнала /3, что соответствует коду 1, значение индукции изменится от — В,, до + В Ч.В результате из­ менения магнитного потока в базовой обмотке WR наводится э.д. с., приложенная положительным потенциалом к базе транзистора. Транзистор останется запертым, поскольку до подачи импульса /3 он был также закрыт нулевым потенциа­ лом на базе (рис. 3.13), и на нагрузочном сопротивлении вы­ ходной сигнал не образуется. При считывании кода 1 в обмот­ ку U7C4 поступает импульс гсч, который вызывает изменение индукции сердечника от + Дч до —В,,. Индуктируемая при этом в базовой обмотке 1ИбЭ. д. с. оказывается приложенной отри­ цательным потенциалом к базе транзистора. Последний приот­ крывается и через коллекторную обмотку 1НК, называемую об­ моткой положительной обратной связи, начинает протекать коллекторный ток /к. Действие /к аналогично действию ic4, оно приводит к дальнейшему сдвигу рабочей точки феррита по петле гистерезиса.

Суммарные ампер-витки /С, Д СЧ и iKW к вызывают лави­ нообразный процесс перемагничивания, в результате которого

Р = X, I/ОС;

Рис. 3.14

83

Количество обмоток записи (1К3) определяет число входов на логическом элементе ПЛИ. Рассмотрим работу схемы ИЛИ

работы схемы требует ввода сигналов записи 1 до подачи оче­ редного считывающего импульса.

Элемент II на два входа•(.vj и х2) реализует логическую операцию конъюнкции вида р — х\-х2 (рис. 3.14, б). Во время записи во входные обмотки W'3 и W3" подаются кодовые сиг­ налы /У и /3". Ферритовые сердечники I и II устанавливаются в единичное состояние. При подаче общего считывающего импульса гс,, формируется выходной сигнал р за счет общего коллекторного тока протекающего через нагрузку RK:

транзистор, соответствующий сердечнику в нулевом состоя­ нии, после записи будет заперт в момент считывания.

В настоящем пособпи мы не будем рассматривать много­ численные варианты реализации логических элементов. Отме­ тим лишь, что дальнейшее развитие математических и управ­ ляющих машин дискретного действия, связанное с увеличени­ ем их быстродействия, надежности и экономичности, невоз­ можно без исследований в области новых принципов построе­ ния элементов ЭЦВМ на базе широкого применения достиже­ ний в области микроминиатюризации электронных приборов.

§ 3.4. Задачи синтеза функциональных схем

Функциональная схема узла пли устройства машины опре­ деляет функциональные связи между всеми элементами, вхо­ дящими в состав данного узла или устройства.

Если работа схемы полностью описывается логическими функциями, представленными в виде некоторых аналитических выражений, то функциональный состав определен только на­ бором логических элементов. Принятый набор должен быть функционально полным, чтобы была возможна реализация лю­ бой сложной логической функции на базе элементарных. На­ помним, что функционально полным системам элементарных логических функций соответствуют наборы элементов И, ИЛИ, НЕ; И, НЕ; ИЛИ, НЕ; причем первый набор является основ-

84

пым. Логический элемент НЕ может быть реализован па базе

элемента запрета, осуществляющего функцию р — ху (см. рис. 3.12, а), если на вход х подавать только код 1 от генератора

единиц. Тогда выходной сигнал р = 1 -у—у реализует инверсию сигнала у, и в систему логических элементов могут быть вве­ дены, вместо элемента НЕ, элемент запрета ЭЗ и генератор единиц.

Синтез функциональной схемы проводится на основе зако­ нов и высказываний алгебры логики по следующим этапам [1]:

1.Описание условий работы устройства в виде составле­ ния таблицы истинности для логических функций, соответст­ вующих заданным условиям работы.

2.Определение СДНФ или СКНФ логических функций по

та блицам истинности.

3.Минимизация логических функций с учетом заданного набора логических элементов. Цель данного этапа получить аналитические выражения для переключательных функций, отвечающие наиболее простой их реализации.

Если логические функции не минимизируются, то иссле­ дуется возможность их преобразования к виду, удобному для рационального использования заданного набора логических элементов. При описании работы устройства несколькими ло­ гическими функциями этап .минимизации включает также пре­ образования одних функций через другие, что дает возмож­ ность уменьшить логический состав синтезируемого устройст­ ва. При числе аргументов логических функций и < 4 целесооб­ разно применять метод плоскостных диаграмм, который доста­ точно наглядно выявляет .возможность выражения логических функций одна через другую.

4.Построение функциональной схемы на основе логиче­ ских элементов, предназначенных для выполнения элементар­ ных, логических операций минимизированной переключатель­ ной функции. Установление между логическими элементами связей в соответствии со структурой функции.

Очевидно, что конкретная задача исследования структуры узла млн устройства машины может исключать некоторые из разобранных этапов синтеза.

Рассмотрим задачу синтеза при реализации функции логи­ ческой неравнозначности f(x, у) =ху\/ху. Логическая функ­ ция задана в виде СДНФ, которая соответствует ее минималь­ ной форме. При использовании основной функционально пол­

Если функция /(.v, y ) —x y v x y реализуется на элементах запрета, то ее функциональная схема соответствует следующе­ му составу (рис. 3.16).

85