2015-07-21
468
Лабораторная работа № 6.
Цель работы. Изучить базовую систему элемнтов компьютерных систем, а также иследовать порядок анализа дискретных устройств.
Методические указания
Дискретный преобразователь, который после обработки входных двоичных сигналов выдаёт на выходе сигнал, являющийся значением одной из логических операций, называется логическим элементом (ЛЭ).
В компьютерных системах техническую реализацию логических функций осуществляют базовые логические элементы микросхем. Условные графические обозначения (УГО) наиболее распространенных элементов, реализующих логическое отрицание (инвертор) – НЕ, умножение (конъюнктор) – И, логическое сложение (дизъюнктор) – ИЛИ, а также И-НЕ, ИЛИ-НЕ, исключающее ИЛИ, исключающее ИЛИ-НЕ показаны на рис.1.1.
Рис.1.1.
УГО элементов цифровой техники строят на основе прямоугольника. Функциональное назначение указывают в верхней части основного поля. Входы изображают слева, они помечены буквами х, выходы у – справа. Инверсные входы либо инверсные выходы обозначают кружочком.
|
|
|
Устройства компьютера (сумматоры в процессоре, ячейки памяти в оперативной памяти и др.) строятся на основе базовых логических элементов.
Задача анализа условий функционирования сводится к определению функций выхода дискретного устройства по известной принципиальной схеме. Результат анализа представляется в виде функций алгебры логики и таблицы истинности. Другими словами, необходимо установить функциональную зависимость между входными переменными х1, х2,…, хn комбинационного устройства и значениями выходных сигналов у1, у2,…, уm в виде формул алгебры логики или таблиц истинности.
Анализ комбинационного устройства целесообразно проводить в следующей последовательности.
1. На функциональной схеме выходы всех логических элементов c обозначить символами промежуточных переменных.
2. Определить и записать функции непосредственных связей, устанавливающие зависимости выхода каждого ЛЭ от его входов на основе элементарных логических функций.
3. Путем подстановок исключить все внутренние переменные. Получить зависимости выходов комбинационного устройства у1,…,уm от его входов х1,…,xn с использованием тождеств и соотношений алгебры логики.
4. Составить таблицу истинности.
5. Представить результаты анализа в удобной для пользователя форме.
Последний пятый пункт алгоритма анализа в общем случае уже является переходом к задаче синтеза комбинационного устройства.
Приведем пример анализа комбинационного устройства без памяти (рис.1.9). Оно содержит элементы НЕ (DD1, DD2), И (DD3, DD4), ИЛИ (DD5), ИЛИ–НЕ (DD6). При этом схема имеет два выхода, то есть это несколько более сложное устройство, чем рассматриваемые ранее.
|
|
|
Рис. 1.9
Установим промежуточные переменные z1, z2, z3, z4 и запишем функции связи входов и выходов для каждого ЛЭ.
; 
; z3 = x1 x2; z4 = z2 x3; (1.40)
y1 = z3 Ú z4; y2 = 
.
исключим внутренние промежуточные переменные
y1 = z3 Ú z4 = x1 x2 Ú z2 x3 = x1 x2 Ú 
x3; (1.41)
y2 = = 
= 
= 
=
= 
= 
x2 
.
