Mavzu: Raqamli qurilmalarni virtual oraliqda loyihalash

2.2. Mantiqiy qurilmalar asosida loyihalash
Mantiqiy model mantiq algebra nazariya asoslariga tayanadi. U nisbatan past tezlikka ega bo’lgan raqamli qurilmalarni ishini yetarlicha aniq ifodalaydi va 20% ga yaqin qurilmalarni ishlab chiqishda to’g’ri keladi. Kechikish holatlarining aniqlash hisobi ikkinchi modelda ishlaydi va o’tish jarayonlari raqobatlashayotgan jarayonlarini ifodalash uchun zarur va aniqmas ishlashlarni, raqamli qurilma ishiga mos kelmaydigan signallar kombinatsiyasi paydo bo’lishi holatlarini oldini oladi. Uchinchi modelni murakkab sxemalarni hisoblashda qo’llash zarur bo’lib, bunda bitta elementni chiqishiga boshqa ko’plab elementlar kirishlari ulanadi, ishlatilayotgan quvvat, tok, 0 va 1 mantiqiy sathlar, aloqa tarmog’idagi signallarni uzatish ishlari o’ziga xosligini hisobga olgan holda tahlil etiladi.
Mantiqiy (raqamli) qurilmalar turli xususiyatlar bo’yicha sinflanadi.
Axborotni kiritish-chiqarish xususiyati bo’yicha: ketma-ket, parallel va ketma-ket-parallel (aralash).
Ketma-ket qurilmada kiruvchi va chiquvchi simvollar kirishga berilishi va ularning bir vaqtda bajarilmasligi, ya’ni ketma-ket, bir razryaddan so’ng keying razryadning bajarilishi asosida amalga oshiriladi.
Parallel qurilmalarda barcha kiruvchi o’zgaruvchilar kirishiga uzatiladi, bunda barcha chiquvchi razryad o’zgaruvchilar razryadlari bir vaqtda olinadi. Kirish va chiqishlar soni kiruvchi va chiquvchi so’zlar razryadlari orqali aniqlanadi.
Ketma-ket-parallel qurilmalarda kiruvchi va chiquvchi o’zgaruvchilar turli shaklda taqdim etilishi mumkin. Kirishga ketma-ket ko’rinishda tushadi, chiqishdan esa parallel ko’rinishda olinadi, yoki aksincha.
Mantiqiy qurilmalar ishlash usuli bo’yicha ikki sinfga bo‘linadi: kombinatsion va ketma-ket.
Kombinatsion qurilmalarda (xotirasiz avtomatlarda) chiquvchi so‘z faqat joriy lahzada faoliyat ko‘rsatayotgan kiruvchi simvollar kombinatsiyasiga bog‘liq va kiruvchi signallaming oldingi holat- lariga bogdiq emas.
Ketma-ket qurilmalarda (xotirali avtomatlarda) chiquvchi so‘z nafaqat joriy vaqt lahzasidagi joriy so'zdan,balki oldingi ichki holatga, ya’ni kelib tushgan kiruvchi signallar ketma-ketligiga ham bog‘liqdir. Ketma-ket qurilmalar, qurilmaning oldingi ishlashi to‘g‘risidagi ma’lumotlarni saqlaydi, ya’ni xotiraga egadir.
Xotira hajmi bo‘yicha raqamli qurilmalar quyidagi turlarga bo’linadi:
-xotirasiz (kombinatsion qurilma)
-chekli xotirali;
-cheksiz xotirali;
Ideallashtirilgan avtomatlarga cheksiz xotirali qurilmalar kiradi. Bunday avtomatlar mavjud emas. Lekin bu model katta xotira va masala shartlari bo‘yicha xotira kattaligi va to‘lib qolishi mumkin emas bo‘lgan hollarda raqamli qurilma ishini tahlil etish va hisoblashlarini sezilarli darajada soddalashtirish uchun qulaydir.
Chiquvchi signalni shakllantirish usuli bo‘yicha Mur va Mill avtomatlari bilan farqlanadi.
Mur avtomatlarida chiquvchi Y signal kiruvchi X so‘zga bog‘liq emas, balki joriy vaqt lahzasidagi ichki U holatga bog'liq:


Mili avtomatlarida chiquvchi Y signal, ham ichki holat U, ham kiruvchi X so’z bilan aniqlanadi:


Mantiq algebrasi elementar mantiqiy funksiyalar yordamida mantiq algebrasi funksiyalarini ifodalash va o’zgartirish bilan shug’ullanadi. MAF larine ifodalash va o’zgartirish masalalari raqamli qurilmalarini loyihalashda keng qo’llaniladi.
Elementar mantiqiy funksiyalar qatoriga avvalo bitta o’zgaruvchi x ning elementar funksiyalarini kiritish mumkin. Bu funksiyalar haqiqiylik (chinlik) jadvali deb ataluvchi jadvalda keltirilgan. 1-jadval. Umuman, chinlik jadvali argumentlarining mumkin bo’lgan to’plamlaridan har biriga mos funksiya qiymatini akslantiradi.
Chinlik jadvali
1-jadval

Funksiya	x argumentli funksiya qiymati		Funksiya belgisi		Funksiya nomi
f0	0	0		0		Doimo yolg’on
f1	0	1		X		O’zgaruvchi
f2	1	0				inkor
f3	1	1		1		Doimo haqiqiy

- x va u mantiqiy o’zgaruvchilarning dizyunksiyasi kabi belgilanadi. << x yoki u >> deb o’qiladi.Ta’rifi: x va u mantiqiy o’zgaruvchilarning dizyunksiyasi murakkab funksiya bo’lib, u faqat x va u yolg’on bo’lgandagina yolg’on hisoblanadi.

-x va и mantiqiy о‘zgaruvchilarning konyunksiyasi. x ˄ u kabi belgilanadi. «x ham и» deb o'qiladi Ta’rifi: x va и ning konyunk­siyasi murakkab funksiya bo’lib, u faqat x va u haqiqiy bo’lgandagina haqiqiy hisoblanadi.
Mantiqiy o’zgaruvchilarning dizyunksiyasi quyidagicha:




Mantiqiy o’zgaruvchilarnong konyunksiyasi esa quyidagicha:




Ikki va bir o’zgaruvchilar mantiqiy funksiyalar elementlari deb nomlanadilar. Ular faqat bir amalni bajarishni nazarda tutadilar.
Raqamli qurilmalarda mantiqiy funksiyalarni mantiqiy elementlar amalga oshiradilar. Eng ko’p tarqalgan EMAS. VA, YOKI,VA-EMAS, YOKI-EMAS, mustasno etuvchi YOKI-EMAS elementlari quyidagi rasmda keltirilgan.

5-rasm. Mantiqiy elementlarning shartli belgilanishi
Raqamli elementlar to’g’ri burchak asosida chiziladi. Funksional asosiy maydonning yuqori qismida ko’rsatiladi.Kirishlar chapda x harfi bilan belgilab ko’rsatiladi, chiqishlar esa o’ng tarafda u harfi bilan belgilangan holda ko’rsatiladi/ Invers kirish yoki invers chiqishlar aylana bilan belgilanadi.
Chet el adabiyotlarida mantiqiy elementlarni boshqa ko’rinishda belgilash qabul qilingan.

6-rasm. Chet el adabiyotlarida mantiqiy elementlarni belgilash
Barcha mantiqiy amallarni bajaruvchi mantiqiy elementlarni ishlab chiqish amaliyotida o’z tasdig’ini topdi. Bundan tashqari, o’zgaruvchilar soni oshishi bilan mantiqiy funksiyalar juda kattalashmoqda.