Логічне проектування КЛС

Комбінаційною логічною схемою називається пристрій, зображений на рис. 1.

Рис. 1. Комбінаційна логічна схема

Вихідні функції називаються власними функціями комбінаційних логічних схем (КЛС). Зображеної на рис. 1 КЛС відповідає система з власних функцій від аргументів.

Логічні послідовності

Традиційним є завдання власних функцій у вигляді таблиці істинності чи алгебраїчних виразів. Алгебраїчні формули не є інваріантними стосовно базису, тому від такого способу слід відмовитися. Таблиці істинності інваріантні по відношенню до базису, але досить громіздкі і незручні. Якщо домовитися, що набори станів входів завжди перераховуються в порядку зростання їх числових еквівалентів, то їх з таблиці можна виключити. Залишиться лише вихідний стовпець, який зручніше записувати у вигляді рядка. Отримана таким чином логічна (числова) послідовність являє собою компактний спосіб завдання логічних функцій.

Процес логічного синтезу КЛС включає виконання наступних етапів:

• 1) абстрактний синтез ;
• 2) структурний синтез ;
• 3) структурний аналіз .

На етапі абстрактного синтезу вирішується завдання формального опису функціонування проектованої схеми. В якості вихідної інформації, як правило, використовується словесний опис алгоритму роботи схеми. У результаті вирішення цього завдання виходять власні функції КЛС. Це завдання легше всього вирішувати за допомогою таблиці істинності з якої потім виходить логічна послідовність.

На етапі структурного синтезу задані логічні елементи, з яких будується схема, і система власних функцій (тобто задача абстрактного синтезу вирішена). Необхідно знайти схему з'єднання логічних елементів для реалізації заданих власних функцій.

Рішення завдання структурного синтезу розбивається на три етапи:

• 1) абстрактно-структурний синтез. На цьому етапі складна схема ділиться на простіші частини, тобто проводиться декомпозиція. Критерій поділу — зменшення цілому опису схеми .
• 2) деталізація. На цьому етапі проводиться розподіл схеми до блоків, складність яких порівнянна зі складністю заданих для покриття елементів. При цьому не потрібно зменшення складності схеми. Якщо складність покриваючого елемента більше складності покриваючого блоку, то за допомогою процедури аналізу об'єднуються кілька блоків в один. Покриття виробляється лише після вирівнювання складнощів блоку і логічного елемента.
• 3) покриття абстрактної схеми заданими логічними елементами. На даному етапі проводиться формальне заміщення одержаних при деталізації блоків логічними елементами заданого типу.

В результаті виконання цих етапів виходить схема, що складається із заданих логічних елементів. Завдання структурного синтезу завжди має безліч рішень (тобто схеми з'єднання елементів для реалізації заданих власних функцій можуть бути абсолютно різними). Тому процедуру структурного синтезу слід проводити таким чином, щоб отримати схему, що містить мінімальну кількість логічних блоків (елементів).

Оскільки при формальному покритті не беруться до уваги ніякі інші блоки крім покривається, синтезована схема, як правило, виявляється надлишковою. Це викликає необхідність проведення оптимізації отриманої схеми.