Введение. Широкое внедрение в практику цифровых методов обработки информации, обусловленное их более высокими качественными показателями

Широкое внедрение в практику цифровых методов обработки информации, обусловленное их более высокими качественными показателями, а также достижениями микроэлектроники, позволяющими реализовать сложные с большим количеством элементов устройства, каковыми являются цифровые устройства, в небольших объемах и габаритах с малым потреблением энергии при обеспечении высокой надежности, предъявляет высокие требования к методам схемотехнического проектирования этих устройств и профессиональной подготовке специалистов в этой области.

Настоящее краткое пособие предназначено для первоначального ознакомления с принципами проектирования схем цифровых устройств, применяемыми в инженерной практике, основанными на использовании методов теории конечных автоматов, для восполнения недостаточно систематизированного изложения этого материала в доступной студентам учебной литературе и должно обеспечить работу учащихся при подготовке к зачетам, экзаменам, при курсовом проектировании и в процессе лабораторного практикума.

В пособии рассматривается широко известная методика синтеза с использованием таблиц переходов (таблиц переходов Хаффмена) и обобщенной схемы цифрового устройства (модели Хаффмена).

При изложении вопросов, достаточно подробно рассмотренных в доступной студентам учебной литературе, автор ссылается на соответствующие учебники. В то же время другим вопросам, недостаточно освещенным в учебниках, уделяется больше внимания. В принципе для освоения материала пособия достаточно пользоваться литературой из основного списка, которая доступна студентам. Дополнительная литература предназначена для более глубокого и всестороннего изучения данной тематики.

В пособии предлагается методика синтеза устройств частного вида (устройств циклического действия), основанная на многоблочной структуре, защищенной патентом на изобретение [28], позволяющая значительно улучшить характеристики этого класса устройств, к которым относятся широко применяемые счетчики импульсов, распределители импульсов, устройства управления процессоров и т.д. Автор надеется, что этот материал будет интересен не только студентам, но и специалистам. Необходимо отметить, что рассматриваемые в пособии вопросы чрезвычайно важны и не утратили своей актуальности в связи с прогрессом микроэлектроники и развитием автоматизированных систем разработки. Это следует, например, из предисловия к фундаментальной работе известного американского специалиста Дж.Ф.Уэйкерли (Проектирование цифровых устройств, т.I, том II, пер. с английского, Постмаркет, Москва, 2002 г.), где о подходе автора к проектированию цифровых устройств сказано: «Его подход многогранен. Он основан на исходных принципах цифровой электроники, не меняющихся с развитием технологии, состоящих в рассмотрении комбинационных и последовательностных логических схем и конечных автоматов».

Все схемы, синтезированные в пособии, проверены путем моделирования на ПЭВМ с использованием программы Electronics Workbench 6.0 (Multisim 2001),что отображено на прилагаемом компакт-диске. Минимизация функций алгебры логики, описывающих логический преобразователь (комбинационную схему) последовательностных устройств, также проверена с помощью этой программы.

Дата добавления: 2014-11-29