Вверх

Логическое проектирование



Для того чтобы информацию, имеющую, как правило, неэлектрическую природу, можно было использо ...

Для того чтобы информацию, имеющую, ... / Электронные системы /




Логическое проектирование

Логическое проектированиеДля того чтобы информацию, имеющую, как правило, неэлектрическую природу, можно было использовать для обработки на ЭВМ, неооходимо ее преобразовать в электрические сигналы. При этом имеются две принципиальные возможности: обработка информации в аналоговой или цифровой форме. При аналоговой обработке информация представляется в виде электрической величины (тока или напряжения), пропорциональной ее числовому значению. При обработке исходной информации в цифровой форме ее числовые значения представляются в виде импульсных сигналов.

Так как для десяти цифр обычной десятичной системы необходимы были бы элементы с десятью устойчивыми состояниями, создание которых весьма сложно, то вместо десятичной применяют двоичную систему, в которой используют только цифры 0 и 1. Эти цифры могут быть выражены посредством отсутствия или наличия тока или напряжения. Для создания электронно-вычислительных систем двоичные сигналы связываются друг с другом на основе законов булевой алгебры. Связь сигналов осуществляется логическими функциональными элементами, при этом для реализации любой системы необходимо только несколько типов таких элементов, однако в большом количестве. Наряду с логическими необходимы и запоминающие элементы, которые под действием управляющих сигналов переводятся в определенное положение, сохраняющееся сколь угодно долго после снятия управляющего сигнала. На 1-3 представлены условные обозначения логических элементов.

Под серией логических элементов понимают совокупность логических элементов, имеющих единую конструктивно-технологическую основу и предназначенных для совместного применения в РЭА.

Приведем свойства элементов серии, гарантирующие их совмести-

мость

уровни логического 0 и логической / — это значения выходного напряжения логического элемента, которые воспринимаются последующими элементами соответственно как 0 или 1- лую

помехоустойчивость-разница между наиболее неблагоприятными значениями напряжений логической 1 и логического 0' "«нпмгными

нагрузка по входу — это нагрузка на логический элемент, вызываемая предыдущими каскадами. Она характеризуется значениями входного тока. Часто нагрузка по входу нормируется, при этом элементу с наименьшим входным током ставится в соответствие коэффициент объединения по входу, равный 1;

нагрузочная способность определяется числом последующих элементов, подключенных к выходу схемы. Она характеризуется значением выходного тока. Часто нагрузочная способность выражается через коэффициент развегаленности по выходу (максимальное число элементов, которые одновременно могут подключаться к выходу элемента);

длительность среза — это промежуток времени, за который выходной сигнал уменьшится с 90 до 10% своего максимального значения при условии, что на вход логического элемента подается идеальный прямоугольный импульс;

время задержки распространения сигнала — это время, необходимое для переключения логического элемента, оно измеряется при 50% максимального значения напряжения.

Выбор серии логических элементов производится исходя из минимума технических затрат и типов функциональных элементов, необходимых для реализации всех связей, требуемых для функционирования аппаратуры. Естественным требованием к серии логических элементов является равенство логических уровней и напряжений питания. Длительность фронта и среза и время задержки распространения сигнала должны быть также приблизительно равны, однако для некоторых специальных элементов, например для каскадов с большой нагрузочной способностью, возможны отклонения. В табл. Ы приведены наиболее важные характеристики логических элементов разных серий.

При технической реализации логических схем необходимо следить за тем, чтобы сумма коэффициентов объединения по входу одного каскада не превышала коэффициента разветвленности по выходу.

Электронно-вычислительная аппаратура (ЭВА) реализуется в основном а тактовом исполнении, при котором изменение логического состояния элементов происходит только в моменты времени, определяемые тактовыми импульсами. Промежуток времени между тактовыми импульсами называется длительностью такта. В качестве синхронизаторов такта применяют запоминающие устройства (триггеры), которые могут изменить свое состояние только при поступления тактового импульса, при втом вид изменений определяется управляющими импульсами. Количество логических элементов, лежащих между двумя синхронизаторами такта, должно быть таким, чтобы сумма задержки распространения сигнала, длительности фронта и среза были меньше длительности такта.

Проектирование логической системы производится отдельными этапами. Сначала, исходя из приблизительной концепции функционирования ЭВМ н планируемого программного обеспечения, устанавливаются

технические характеристики приборов и условия сопряжения их между

собой. Эти данные записываются в техническом формуляре. Для изменения структуры ЭВМ все приборы оснащаются стандартными устройствами сопряжения, которые позволяют осуществлять любую их

комбинацию.

На следующем этапе проектирования приборы разделяются на отдельные функциональные блоки. При этом необходимо обеспечить между функциональными блоками минимальное взаимодействие, а также минимизировать число соединений между ними для того, чтобы обеспечить при их создании параллельные циклы производства. На заключительном этапе проектирования функциональные блоки разделяются на функциональные узлы. При этом особое внимание уделяется возможности их реализации в виде однотипных конструкций (см. под-параграф 1-3-2). информация о функциональных блоках и узлах содержится в функциональной схеме, функционирование которой представлено с помощью логических символов и логических уравнений. Если логическое проектирование в настоящее время все еще осуществляется вручную, то стадия конструирования частично автоматизировав.


Смотрите также:

Технологическая цепочка

Технологическая цепочка


Из экономических соображений необходимо стремиться к тому, чтобы разработка, изготовление и эксплуатация электронных ...
Автоматизация проектирования

Автоматизация проектирования


Для изготовления, испытания и технического обслуживания приборов и устройств необходима обширная техническая документац ...
Подготовка данных и моделирование

Подготовка данных и моделирование


Первоначальным этапом машинного проектирования является логическое проектирование, которое устанавливает оптимальное построение и тех ...



Технология производства | Техника и электроника www.electreandshem.ru



система     техники    программ    цена    технологии    производства   



Valid XHTML 1.0 Transitional