МНОГОУСТОЙЧИВЫЕ ПЕРЕСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ
Основой построения многоустойчивых пересчетных схем являются многостабильные ячейки (см. § 2.9). Многоустойчивую пе- ресчетную схему (МПС) можно представить в виде композиции У А и многостабильных ячеек, переключаемых УА из одного устойчивого состояния в другое в определенной последовательности.
На вход УА подается счетный сигнал С. МПС изменяет состояние выхода при изменении сигнала С с единицы на нуль (по фронту сигнала С). Моделью МПС является композиционная модель. В данной главе рассматривается синтез различных МПС на основе этой модели, содержащей в качестве управляемого подавтомата многостабильную ячейку (рис. 6.1).
6.1. ОДНОФАЗНЫЕ И МНОГОФАЗНЫЕ МНОГОУСТОЙЧИВЫЕ ПЕРЕСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ
В литературе [3] принята классификация многостабильных ячеек по «фазности» и способу управления. Под фазностью принято понимать минимальное число і сигналов на выходах ячейки, имеющих единичное (нулевое) значение, поддерживающих нулевое (единичное) значение всех остальных выходных сигналов ячейки [3].
Управляемый подавтомат в соответствии с требованиями, изложенными в гл. 3, должен быть устойчив к состязаниям между входными сигналами. Многостабильная ячейка с одновходовым управлением удовлетворяет этому требованию (табл.
По табл. 6.7 составим структурную таблицу УА (табл. 6.8). Из табл. 6.8 найдем простые импликанты, покрывающие нулевые- интервалы, и запишем импликанты в таблицы простых
При реализации этих выражений схемой, построенной из элементов ИЛИ—НЕ, необходимы инверторы для образования сиг-
Структурные формулы, соответствующие полученным кратчайшим ДНФ, описывают схему МПС, содержащую 15 элементов ИЛИ—НЕ с суммарным числом входов 45, причем элементы имеют различное число входов: 2, 3, 4.
На практике иногда возникает необходимость уменьшить максимальное число входов, приходящихся на один логический элемент, даже за счет увеличения числа элементов. Продемонстрируем такую возможность в данном примере, для чего из табл. 6.9—6.13 определим ДНФ следующего вида:
Формулы (6.6) определяют МПС, свободную от всех видов состязаний (рис. 6.9). Синтезированная схема содержит 20 однотипных элементов с суммарным числом входов 55, причем максимальное число входов одного элемента не превышает трех.
6.2. РЕВЕРСИВНЫЕ МНОГОУСТОЙЧИВЫЕ ПЕРЕСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ
Проведем синтез реверсивной МПС с одним входом синхро-
Формулы (6.8) определяют МПС, свободную от состязаний (рис. 6.10). Синтезированная схема по суммарному числу входов логических элементов сравнима с известной МПС по модулю пять на двухфазной ячейке [3].
6.3. МНОГОУСТОЙЧИВЫЕ ПЕРЕСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ С УПРАВЛЯЕМЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ПЕРЕСЧЕТА
При использовании МПС в счетчиках и делителях с переменным коэффициентом деления, в многопрограммных распределителях возникает необходимость оперативного управления величиной коэффициента пересчета МПС. Такое управление может быть получено с помощью сигналов управления, подаваемых на дополнительные входы УА (рис. 6.11). На этом рисунке приведена модель МПС с управляемым коэффициентом пересчета на основе пятистабильной двухфазной ячейки в качестве управляемого автомата.
і
Рис.
6.12. Граф автомата для многоустойчивой пересчетной схемы с управляемым коэффициентом пересчета
руя функции и применяя правило де Моргана, перейдем к структурным формулам
Схема, реализующая формулы (6.10), приведена на рис. 6.13.
Материал данной и предыдущих двух глав иллюстрирует возможности разработанной в книге методики синтеза устройств автоматики и вычислительной техники на основе композиционной модели асинхронного автомата.
В примерах рассматривались устройства ограниченной сложности, содержащие бистабильные и многостабильные ячейки. Данная методика применима и для проектирования более сложных устройств. При этом в качестве подавтоматов целесообразно выбирать устройства другого типа, например триггеры, счетчики, регистры сдвига и т. д., как это было показано в примере 3.5.3.