Основные элементы логических функции алгебры логики (или-or,и-and, и- не -and-not, и- или -не-and-or-not)

Цели и задачи дисциплины

Целями и задачами преподавания дисциплины являются:

- изучение методов анализа и синтеза комбинационных и

последовательностных цифровых устройств с пользованием математического аппарата булевой алгебры;

- изучение методов проектирования цифровых устройств (ЦУ) на базе ПЛИС;

- изучение принципов построения и функционирования

микропроцессорных систем (МПС);

- разработка цифровых устройств и микропроцессорных систем с использованием современных средств компьютерного моделирования.

Объем дисциплины и виды учебной работы

Таблица 1

Вид учебной работы	Всего часов	Семестр

Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ) (семинары)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа студентов (СРС)
Курсовые работы (проекты)	-	-
Подготовка к практическим занятиям (семинарам)
Подготовка к лабораторным работам
Подготовка к зачету
Подготовка к экзамену	-	-
Вид итогового контроля	зачет	зачет

Лекция 1 Введение в дисциплину

Введение.

Цифровая схемотехника нового поколения активно используется в различных научных и технических направлениях и широко внедряется в системы радио, радиовещание и телевидение.

Наступил перевод современного электронного оборудования на цифровые "рельсы". В 2015г планируется переход в России на цифровое ТВ. Широкое применение цифровой техники резко увеличил спрос на специалистов соответствующего спроса.

Цифровое устройство (ЦУ) - это физическое устройство, в котором изменения напряжения, силы тока, частоты и др. параметров представлены импульсными (дискретными) сигналами, которые отображаются человеком в виде чисел двоичной системы счисления: 1 или 0.

В зависимости от наличия или отсутствия памяти цифровые устройства разделяются на 2 класса:

1. Комбинационные ЦУ (КЦУ)

2. Конечные автоматы (последовательностные ЦУ)

Часть I. Комбинационные и последовательностные цифровые устройства

Литература

Основная

1. Амосов В.В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств. – СПб: БХВ-Петербург, 2007г.

2. Тимченко В.И. Исследование цифровых устройств на компьютерной модели EWB 5.12; 2007г. Методические указания для проведения лабораторных работ.

Дополнительная

1. Микушин А., Сажнев А., Сединин В. Цифровые устройства и микропроцессоры. — СПб.: БХВ-Петербург, 2010 г. — 832 с.

2. Цифровая и вычислительная техника под редакцией Э.В. Евреинова.

1991г.

Раздел 1 Комбинационные цифровые устройства

Лекция 1: Основные логические функции ЦУ.

Учебные вопросы:

Основные термины и определения.

Основные элементы логических функции алгебры логики (или-or,и-and, не-not, и- не, and-not, и- или -не-and-or-not).

Задание логических функции с элементами структурных формул (СДНФ, СКНФ).

1-й учебный вопрос:

КЦУ - это ЦУ, в котором значения цифровых выходных сигналов в данный момент времени (на данном интервале) определяются только комбинацией цифровых входных переменных сигналов тоже в данный момент времени.

Примечание: Понятие цифрового сигнала рассмотрим позже.

Вход Выход

КЦУ

X₁

X_N

Y₁

Y₂

Y_j

Y_M

Yj= F(X₁, X₂…X_i…X_N)

ПОМНИ!!!

КЦУ не обладает памятью!

Примеры КЦУ:

Элементарные логические функции, мажоритарные ЦУ, сумматор по модулю 2, шифратор, дешифратор, мультиплексор, демультиплексор.

Конечные автоматы (ПЦУ) - это ЦУ, в котором значение цифрового выходного сигнала Yj в данный момент времени (на данном интервале) определяется не только совокупностью цифровых входных сигналов Xi в данный момент времени, но и комбинацией цифровых входных сигналов, которые действовали на предыдущем интервале. Следовательно, КА обладает памятью, поскольку имеются обратные связи!!!

Обратная связь Q₁ Обратная связь Q₂

КЦУ1

ЗУ

КЦУ2

X₁

X₂

XnNNn

Y_M

Y₁

Y₂

Y_j

Yj= F {(X₁, X₂…X_i…X_N)(Q₁,Q2…Q_K)}

кцу зу

Пример КА:

Триггеры, регистры, счетчики.

Логическая функция (ЛФ)- математическое описание работы ЦУ.

Логический элемент (ЛЭ)- физическая реализация логической функции.

Понятие сигнала.Сигналом будем называть изменение физической величины, например, напряжение, частота. Сигналы являются носителем информации. Сигналы бывают аналоговые и дискретные (импульсные).

Аналоговый сигнал– несущая информацию величина (например, напряжение) меняется непрерывно по времени и значению

Дискретный сигнал– физическая величина (например, напряжение) изменяется дискретно по величине и непрерывно во времени.

Непрерывные и дискретные сигналы можно наблюдать с помощью измерительных приборов (например, на осциллографе).

В цифровой схемотехнике введено понятие цифровой сигнал.

Цифрой сигнал –сигнал, который принимает значение двоичной системы счисления, а именно, U(t) ≥ U_порог, то цифровой сигналпринимает значение1. В противном случае, если U(t) U_порог,то цифровой сигнал принимает значение0.