Этапы синтеза логических устройств

Как правило, синтез - это многоэтапный процесс, последовательное выполнение этапов которого позволяет достичь желаемой цели.

Совокупность этапов, в результате выполнения которых становится известной и представленной в желаемом виде логико-математическая модель устройства, составляют сущность и содержание абстрактного синтеза. Задача абстрактного синтеза заключается в получении модели только в явной форме, когда все функционалы «раскрыты» до логических операций.

Основной задачей структурного синтеза является отыскание конкретной структуры устройства, т.е. такого представления устройства, когда становятся известными номенклатура его функциональных блоков и конфигурация связей между ними. При «классической постановке» задачи проектирования совокупность этапов структурного синтеза носит название функционально-логического проектирования устройств [1-3].

Основной методологией проектирования считается проектирование «сверху - вниз»: от общих представлений об устройстве к его конкретному представлению, позволяющему создать устройство. Если устройство достаточно сложное, то возникает предварительная задача разделения его на составные более «простые» части (функциональные блоки). При этом в основу разделения заложены методы функциональной декомпозиции, и часто это выполняется эвристическими методами. Затем синтез отдельных блоков проводится формальными методами.

В различных устройствах обработки информации широко используются элементы, входные и выходные сигналы которых могут принимать только два значения. Этим значением сигнала условно соответствуют два уровня напряжения логическая единица «1»илогический нуль «0». Элементы, осуществляющие простейшие операции с такими двоичными сигналами, называют логическими. Логические элементы, соединенные определенным образом между собой, позволяют создавать сложные системы обработки информации.

При синтезе комбинационных устройств абстрагируются от фактора времени, поэтому считают, что все сигналы (входные, выходные и промежуточные) изменяются мгновенно, «скачком». При этом условии вполне справедливо описание устройств на языке алгебры логики (булевыми функциями).

В общем случае логический метод синтеза состоит из следующих этапов (этапов синтеза) [2- 6]:

1. Формализация условий функционирования устройства.

2. Поиск логико-математической модели устройства, её минимизация и приведение модели в выбранный базис.

3. Выбор функционально полного набора логических элементов и построение функциональной схемы устройства.

4. Анализ функционирования устройства на соответствие заданным условиям функционирования.

5. Выбор элементной базы и построение принципиальной схемы устройства

6. Первые два этапа относятся к абстрактному синтезу, а последующие этапы к структурному синтезу устройств.