Решение логических уравнений и систем�� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� ��207 П �1 �Одно�уравнение � �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� ��207 П �2 �Система�уравнений�с�одной�неизвестной � �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� ��207 П �3 �Система�уравнений�с�несколькими�неизвестными �� �� �� �� �� �� �� ��208 Предисловие Дискретные� электронные� схемы� отличаются� огромным� разнообразием,�но�все�они�могут�быть�разделены�на�два�больших�класса:� синхронные�и�асинхронные (здесь�и�далее�выделяются�курсивом�термины,�поясняемые�либо�прямо�в�тексте,�либо�в�глоссарии�в�конце� книги) Синхронные� схемы� появились� и� развивались� первыми,� продолжая�господствовать�в�промышленности�и�в�настоящее�время � Асинхронные� схемы� имеют� ряд� преимуществ� перед� синхронными�и� получили�большое� развитие� в� последние�2—3� десятилетия � Их�исследование�и�построение�оформились�в�отдельное�направление� электроники�—� асинхронику � Публикации� в� этом� направлении�в�последние�годы�растут�лавинообразно �По�сложившейся� традиции� все� компромиссные� (при� тех� или� иных� ограничениях)� и�смешанные� (синхронно-асинхронные)�решения� относят� также� к�асинхронике Тем�не�менее�в�силу�производственной�и,�как�следствие,�ментальной�инерции�асинхронные�схемы�не�достигли�сопоставимого�с�синхронными�уровня�промышленного�развития Самосинхронные�схемы�относятся�к�асинхронным�схемам�(детали� существующей�не� очень� строгой�терминологии�приведены� в� книге� далее) �Они�реализуют�«чистый»,�бескомпромиссный�подход�в�асинхронном�построении�схем�и�потому�обладают�свойствами,�недостижимыми <...>
Основы_самосинхронных_электронных_схем.pdf
УДК 621.38
ББК 32.844
П38
Плеханов Л. П.
П38 Основы самосинхронных электронных схем / Л. П. Плеханов.—3-е
изд., электрон.—М. : Лаборатория знаний,
2020.—211 с. —Систем. требования: Adobe Reader XI ;
экран 10".—Загл. с титул. экрана.—Текст : электронный.
ISBN 978-5-00101-760-8
В монографии подробно представлены начальные понятия,
принципы работы, свойства, поведение и построение
самосинхронных схем. Приведены примеры комбинационных
и последовательностных схем, а также результаты экспериментальной
проверки их уникальных свойств. Изложение ведется
с позиций нового, функционального, подхода, основанного
на исследовании логических функций, описывающих элементы
схем, без привлечения методов теории автоматов. Аналогов
данного подхода ни в отечественной, ни в зарубежной литературе
не отмечено.
Для специалистов по дискретной электронике, аспирантов
и студентов этого направления. Может также использоваться
как для начального ознакомления, так и для учебного процесса.
УДК 621.38
ББК 32.844
Деривативное издание на основе печатного аналога: Основы
самосинхронных электронных схем / Л. П. Плеханов.—
М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.—208 с. : ил.—
ISBN 978-5-9963-1504-8.
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении
ограничений, установленных техническими средствами защиты
авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя
возмещения убытков или выплаты компенсации
ISBN 978-5-00101-760-8
○c Лаборатория знаний, 2015
Стр.3
Оглавление
Предисловие �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 6
глава 1. введение в самосинхронику��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �12
1 1 � Проблемы�работы�и�особенности�цифровых�схем��� �� �� �� �� �� �� �� �� �12
1 2 � Самосинхронные�схемы�и�их�свойства � �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �15
1 3 � Экспериментальная�проверка�уникальных�свойств�СС-схем �� �� �18
1 4 � Физический�подход�к�достижению�самосинхронности��� �� �� �� �� �� �22
1 5 � Об�используемой�терминологии �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �23
глава 2. Теоретические основы самосинхронных схем �� �� �25
2 1 � Принципы�построения�и�работы�СС-схем �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �25
2 1 1 �Индикация �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �26
2 1 2 �Двухфазная�дисциплина �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �29
2 1 3 �Обратная�связь��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �31
2 2 � Самосинхронизирующиеся�коды�� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �33
2 3 � Основа�теории�СС-схем�—�модель�и�теория�Маллера��� �� �� �� �� �� �� �41
2 3 1 �Модель�Маллера�и�независимость�от�задержек��� �� �� �� �� �� �� �41
2 3 2 ��Применимость�модели�Маллера�для�элементов�
и�их�соединений �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �44
2 4 � Базовые�элементы�СС-схем��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �45
2 4 1 �Общая�структура�базовых�элементов�для�СС-схем��� �� �� �� �� �46
2 4 2 �Самосинхронные�базовые�элементы�КМДП-технологии��� �48
2 5 � Событийный�и�функциональный�подходы�в�самосинхронике� �� �53
2 5 1 ��Типы�сигналов�и�интерфейс�СС-схем�
в�функциональном�подходе� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �54
2 5 2 ��Индицируемость�—�необходимое�свойство�
разомкнутых�СС-схем � �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �56
2 5 3 �Полная�и�частичная�индицируемость� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �58
глава 3. Основы построения самосинхронных схем� �� �� �� �� �59
3 1 � Подходы�к�созданию�СС-схем� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �59
3 1 1 �Методы�событийного�подхода��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �60
3 1 2 �NCL-методология��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �61
3 1 3 ��Особенности�разработки�СС-схем�в�функциональном�
подходе� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �63
Стр.4
4�
Оглавление
3 2 � Способы�индикации�в�СС-схемах �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �64
3 2 1 �Глобальная�индикация� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �65
3 2 2 �Схемы�редукции��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �65
3 3 � Построение�комбинационных�СС-схем��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �72
3 3 1 �Парафазное�преобразование��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �73
3 3 2 �Связь�ПФС-преобразования�и�индикации� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �75
3 3 3 �СС-секции �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �77
3 3 4 �Общий�порядок�построения�комбинационных�СС-схем �� �79
3 3 5 �Синтез�СС-секций � �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �81
3 4 � Правила�манипулирования�сигналами�в�СС-схемах� �� �� �� �� �� �� �� �99
3 4 1 �Контрольные�сигналы� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 100
3 4 2 �ПФС-сигналы �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 100
3 4 3 �Бистабильные�сигналы �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 101
3 5 � Создание�последовательностных�СС-схем �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 102
3 5 1 �Использование�бистабильных�ячеек �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 102
3 5 2 �Самосинхронные�запоминающие�ячейки �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 103
3 5 3 �Самосинхронные�автоматы� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 107
3 6 � Самосинхронные�конвейеры �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 110
3 7 � Проблема�задержек�трасс�после�разветвлений �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 114
глава 4. Примеры самосинхронных схем��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 119
4 1 � Комбинационные�схемы��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 120
4 1 1 �Дешифратор� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 120
4 1 2 �Мультиплексор��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 121
4 1 3 �Демультиплексор� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 122
4 1 4 �Схема�равнозначности �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 123
4 1 5 �Полусумматор� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� ��124
4 1 6 �Сумматор�одноразрядный �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 124
4 2 � Схемы�с�памятью �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 125
4 2 1 �Индикаторные�триггеры �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 125
4 2 2 �Информационные�триггеры��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 129
4 2 3 �Параллельные�регистры� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 135
4 2 4 �Последовательные�регистры��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 135
4 2 5 �Счетчики �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 140
4 3 � Преобразование�моносигналов�в�самосинхронные �� �� �� �� �� �� �� �� 142
глава 5. анализ схем на самосинхронность��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 145
5 1 � Начальные�и�основные�состояния �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 145
5 2 � Дисциплина�входных�наборов� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 147
5 3 � Согласованное�замыкание��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 148
5 3 1 �Константное�замыкание �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 149
5 4 � Событийные�методы�анализа�(замкнутых�схем) �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 151
5 4 1 �Прямой�метод�по�диаграммам�переходов�(ДП)��� �� �� �� �� �� �� 152
5 4 2 �Метод�диаграмм�изменений �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 157
Стр.5
Оглавление�
5
5 5 � Полнота�анализа � �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 160
5 5 1 �Обеспечение�полноты�в�событийном�подходе� �� �� �� �� �� �� �� 162
5 6 � Функциональный�метод�анализа�разомкнутых�схем�(ФМА)��� �� �� 163
5 6 1 �Задачи�анализа�разомкнутых�схем � �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 165
5 6 2 �Формирование�входных�значений,�обеспечение�полноты� 166
5 6 3 �Проверка�индицируемости�элементов �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 167
5 6 4 �Определение�параметров�взаимодействия�с�окружением��� 170
5 6 5 �Проверка�состязаний �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 171
5 6 6 �Анализ�других�логических�неисправностей �� �� �� �� �� �� �� �� �� 175
5 7 � Иерархический�метод�анализа�(ИМА)��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 176
5 7 1 �Задачи�ИМА� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 177
5 7 2 �Проверка�правильности�соединений�фрагментов� �� �� �� �� �� 178
5 7 3 �Проверка�индицируемости�сигналов��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 179
5 7 4 �Проверка�соблюдения�дисциплины�БС-сигналов �� �� �� �� �� 179
5 7 5 �Получение�параметров�интерфейса�главной�схемы� �� �� �� �� 185
глава 6. автоматизация проектирования сс-схем��� �� �� �� �� �� 186
6 1 � Система�ФОРСАЖ�(группа�В �И �Варшавского)��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 187
6 2 � Отдельные�программы�анализа�(ИПИРАН)� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 188
6 3 � САПР�СС-схем�промышленного�назначения�РОНИС�
(ИПИРАН)��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 189
Послесловие �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 192
литература� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 195
список сокращений��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� ��200
словарь терминов ��� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� 201
Приложение. Решение логических уравнений
и систем�� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� ��207
П �1 �Одно�уравнение � �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� ��207
П �2 �Система�уравнений�с�одной�неизвестной � �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� ��207
П �3 �Система�уравнений�с�несколькими�неизвестными �� �� �� �� �� �� �� ��208
Стр.6