Електроний посібник з
дисципліни "Мікропроцесорні системи"
 
Дипломный проект
                                        1.2.8. Методи й способи реалізації дискретних і цифрових СУ

  На сучасному етапі реалізація дискретних і цифрових пристроїв може бути виконана різними методами, а також на базі різних технічних засобів. Це може бути метод традиційного логічного проектування з використанням дискретних інтегральних схем типу «І», «АБО», «НІ»; або схем середнього ступеня інтеграції, типу дешифраторів або мультиплексорів, їх реалізація з використанням ВІС ПЗП або ПЛМ, нарешті, з використанням програмних методів на базі мікропроцесорної техніки. Усе це є інструментом для розв'язку поставленого завдання. Кожний зі способів має свої переваги й недоліки. Вирішальними факторами під час вибору способу реалізації можуть виступати ступінь складності завдання, вимоги швидкодії або економічна доцільність.
  Невеликі й досить прості логічні функції, а відповідно й пристрої можуть бути реалізовані за допомогою дискретних вентильних схем або на ВІС ПЗП, ПЛМ. Крім того, існує чимало стандартних елементів, які випускаються промисловістю. Наприклад, перетворювачі двійково-десяткового коду в двійковий, двійкового коду в додатковий і код знаків, багаторозрядні суматори, арифметико-логічні пристрої та багато інших. У сукупності це цілком може задовольнити потреби розробника. При такому підході слід ураховувати, що якщо надалі виникне необхідність зміни алгоритму функціонування пристрою, то це приведе до його повної переробки. Фактично - до створення нового пристрою.
Застосовуючи програмні способи реалізації, часто достатньо лише зробити перепрограмування наявного пристрою без будь-якої зміни апаратних засобів. Інакше кажучи, програмний підхід дозволяє застосовувати ті самі елементи пристрою для реалізації складних логічних функцій будь-якого виду. Для цієї мети переважно використовуються однокристальні програмувальні процесори (мікропроцесори) або більш функціонально повні мікроконтролери. Програмно можна реалізувати як логічні, так і математичні функції.
  При програмній реалізації логічні функції зображують у вигляді структурних схем, за якими надалі створюється відповідна програма. Між логічними булевими функціями й  структурними схемами програм існує взаємно однозначна відповідність. Вони еквівалентні. У цьому можна переконатися на наступному прикладі. Припустимо, необхідно програмно реалізувати логічні функції «І» і «АБО». Структурні схеми програм, відповідні до зазначених функцій, зображено на рис. 1.39.
  Як при використанні дискретної схемотехніки, так і їхніх програмних еквівалентів можна отримати логічну функцію будь-якої складності. Причому з меншими апаратними витратами, оскільки вони формуються тим самим пристроєм. Однак функції в цьому випадку формуються послідовно в  часі, тобто знижується швидкодія їх виконання. При використанні інтегральної схемотехніки обидві функції можна було б реалізувати одночасно.  Ця обставина іноді буває вирішальною на користь застосування вентильних схем.
  Таким чином, будь-яка логічна функція, реалізована програмним шляхом, може бути перетворена в еквівалентно реалізовану апаратними засобами, і навпаки. Якщо функція (закон) керування являє собою логічну функцію комбінаційного типу або послідовністного, то реалізація на ПЗП або на ПЛМ являє собою програму, яку потрібно записати в ВІС. При зміні функції керування переписується тільки програма.
  Однак у багатьох випадках у процесі реалізації закону керування необхідно здійснювати обчислення керуючих впливів. Вони виконуються у свою чергу  за  іншими  законами.  Тобто  необхідно  мати пристрої  керування (ПК), (АЛУ) і пам'ять для зберігання програми обчислень, а це є загальновідомою структурою ЕОМ. У цій структурі ПК й АЛУ являють собою процесор ЕОМ. Коли досягнення технології дозволили ПК й АЛУ розмістити на одному кристалі, тоді й з'явився термін мікропроцесор (префікс мікро- більше стосується розмірів і вартості мікропроцесора).

Контрольні запитання
 
Рис. 1.39. Структурні схеми програм
1. Які види інформації можуть надходити на вхід системи керування?
2. Що таке об'єкт керування? Які бувають різновиди об'єктів керування?
3. Що таке логічна функція керування?
4. Що є аргументами функції керування?
5. Сформулювати основні закони булевої алгебри.
6. Сформулювати правила складання таблиць істинності.
7. Навести приклади базових логічних елементів.
8. Скласти  таблицю  істинності  для повного  лінійного  дешифратора на  4
входи.Навести приклад функціональної схеми.
9. Навестиприкладифункціональних схеммультиплексорай демультиплексора на базі дешифратора на 3 входи.
10. Скласти таблицю істинності для суматора за модулем 2. Навести приклад функціональної схеми.
11.Навести приклад віднімання двійкових чисел для випадків, коли зменшуване більше від’ємника й коли зменшуване менше від'ємника.
12. Скласти  таблицю  істинності  для  однорозрядного  двійкового  суматора.
Навести приклад функціональної схеми.
13. таке тригер? Які бувають різновиди тригерів?
14. Скластитаблицюпереходів і виходів D-Тригера.Навестийого функціональну схему й тимчасову діаграму.
15. Скласти таблицю і виходів T-Тригера. Навести його функціональну схему, виконану на базі D-Тригера, й тимчасову діаграму.
16. Що таке паралельний  регістр? Навести  приклад його функціональної схеми.
17. Що  таке  послідовний  регістр  і  які  бувають  його  різновиди?  Навести приклади їх функціональних схем.
18. Призначення й принцип роботи двійкового суматора. 19.Призначення й різновиди запам'ятовувальних пристроїв. 20.Які одиниці використовуються для виміру ємності пам'яті?
21. Розкрити принцип побудови елементарної комірки ОЗУ. Навести приклад функціональної схеми й тимчасової діаграми роботи.
22. Розкрити  принцип  побудови  багаторозрядного  ОЗУ. Навести  приклад функціональної схеми.
23. Розкрити принцип побудови елементарної комірки ПЗУ. Навести приклад функціональної схеми й тимчасову діаграму роботи.
24. Які методи й способи застосовуються дляреалізації дискретних і цифрових систем керування?