13. Який критерій визначає ефективність синтезу цифрового авто­мата?

14. Що розуміють під поняттям вартості цифрового пристрою, побу­дованого на різних рівнях ступенів інтеграції?

 

2. СХЕМОТЕХНІКА ЦИФРОВИХ ЕЛЕМЕНТІВ

При структурній реалізації логічної функції, що виконується етапі структурного синтезу цифрового автомата, ЛЕ розглядався як абстрактний елемент логічної схеми. Наступним кроком до технічної реалізації цифрового автомата є побудова його принципової схеми, де основними стають питання схемотехніки не лише ЛЕ, а й цифрових елементів взагалі. На цьому етапі структурного синтезу необхідні знання як технічних можливостей вибраних мікросхем цифрового елемента, так і особливостей їх роботи разом з іншими елементами. Питання схемотехніки цифрових елементів тісно пов’язане з фізичним носієм двійкової інформації - цифровим сигналом. Тому насамперед розглянемо різні форми зображення та способи передачі цифрового сигналу по каналах зв’язку між окремими цифровими елементами.

 

2.1 Види цифрових сигналів, та способи їх передачі

У підрозд. 1.1 були розглянуті сигнали як фізичні носії інформації, а також, природа цифрового сигналу як різновиду дискретних сигналів. Отже, цифровий сигнал - це фізичний носій інформації, що являє собою дискретну послідовність електричного сигналу (найчастіше напруги) низького і високого рівнів, з допомогою яких зображаються двійкові числа 0 і 1. Логічні рівні, яким відповідають логічні змінні лог.0 і лог.1, позначатимемо відповідно і , зустрічаються ще позначення з англ. абревіатурою , де - від Low (низький), і , де Н - від High (високий).

Погоджено, що при так званій позитивній логіці високим рівнем напруги (відносно нульового рівня напруги) кодується лог.1, а низьким рівнем - лог.0, причому , а при негативній логіці навпаки, . У зв’язку з цим ЛЕ можна розглядати з позиції як позитивної логіки (яка, до речі, є найбільш поширеною), так і негативної. Зрозуміло, що функціонування ЛЕ в обох випадках буде різним. Цю особливість іноді зручно використати на практиці, адже перехід з одної логіки до іншої є еквівалентним, що випливає з принципу дуальності і підтверджується правилом де Моргана. В цьому легко переконатись, якщо розглядати, наприклад, дію ЛЕ АБО у позитивній логіці, а дію ЛЕ І - у негативній; їх функціонування буде еквівалентним, бо

Єдиним детермінованим цифровим сигналом, що задає темп роботи всього цифрового пристрою чи системи, тобто такти, е сигнал синхронізації (синхросигнал). Як і належить періодичному сигналу, синхро-сигнал характеризується постійним періодом повторення Т та коефіцієнтом заповнення , де - тривалість імпульсу; найчастіше (величина, обернена до коефіцієнта заповнення , тобто , називається щілинністю). Синхроімпульси (або тактові імпульси) забезпечують синхронізацію роботи цифрового пристрою чи системи, тобто точне часове узгодження роботи їх складових частин - цифрових елементів, для виконання заданих операцій. Виробляє тактові синхроімпульси генератор тактових імпульсів (ГТІ), який працює незалежно від інших вузлів пристроїв чи системи. Від частоти і стабільності роботи ГТІ залежать швидкодія й стабільність роботи всього цифрового пристрою чи системи.

Іноді термін "синхронізація" замінюється на "стробування", а синхроімпульс називають строб-імпульсом, або сигналом опитування.

Дія синхросигналів забезпечує сталу тривалість циклів виконання тих чи інших операцій незалежно від їх змісту. Такий спосіб керування роботою елементів і вузлів цифрового пристрою називається синхронним. За синхронним принципом працюють синхронні автомати. Дія синхросигналів регламентує роботу цифрового елемента, знижуючи при цьому ймовірність появи збою. При асинхронному способі керування операціями синхроімпульси не потрібні, бо перехід до наступної операції в асинхронних автоматах здійснюється зразу ж після появи інформаційних сигналів. Асинхронний спосіб припускає більшу швидкодію виконання операцій, однак ймовірність збою пристрою при цьому більша.