книги из ГПНТБ / Евреинов Э.В. Цифровые автоматы с настраиваемой структурой (однородные среды)

Э.В. ЕВРЕИНОВ

И.В. ПРАНГИШВИЛИ

ЦИФРОВЫЕ А В Т О М А Т Ы

С НАСТРАИВАЕМОЙ СТРУКТУРОЙ

( О Д Н О Р О Д Н Ы Е С Р Е Д Ы )

«Э Н Е Р Г И Я»

М О С К В А 1974

В В Е Д Е Н И Е

В отличие от классических цифровых автоматов с фиксированной структурой, получивших широкое рас­ пространение в автоматике, телемеханике и вычисли­ тельной технике, в книге описывается предложенный авторами новый класс цифровых автоматов с настраи­

терны переменность логической структуры, конструктив­ ная однородность и параллельное выполнение операций. Б л а г о д а р я однотипности элементов и связей м е ж д у ними существенно повышаются технологичность и эконо­ мичность производства автоматов при применении мето­ дов интегральной технологии. Б л а г о д а р я переменности логической структуры и возможности настройки ОС на реализацию различных функций обеспечиваются универ­ сальность и высокая гибкость решения различных задач .

Изотропность структуры ОС и возможность обхода неисправных участков за счет программной перестройки связен м е ж д у элементами обеспечивают высокую надеж ­ ность и живучесть ОС. Одновременно с этим однород­ ность и переменность существенно у п р о щ а ю т контроль и диагностику неисправностей в ОС. Б л а г о д а р я возможно ­ сти параллельного выполнения операций появляется возможность существенного увеличения скорости реше ­ ния задач без увеличения физического быстродействия элементов.

Автоматы с настраиваемой структурой целесообразно применять при решении сложных задач в автоматике и телемеханике, вычислительной технике и в автоматизи­ рованных системах управления, т. е в тех случаях, когда эффективное решение з а д а ч можно обеспечить за счет изменения логической структуры автомата .

В кнлге излагаются логические основы построения такого типа автоматов, физико-технологические способы их реализации, рассматриваются конкретные схемы

5

а в т о м а т ов и методы их проектирования, исследуются вопросы надежности, стоимости, эффективности и пока­

автоматов с настраиваемой структурой. Выдвигаются и

цифровых автоматов с настраиваемой структурой. Рас ­ сматриваются основные типы элементов и их логические схемы. Исследуются различные типы структур с точки

в автоматах с настраиваемой структурой. Определяются основные критерии оценки структур по информационной емкости настройки, логической эффективности и сложно­

и универсальность при решении широкого класса задач . Описываются способы структурного моделирования различных автоматов как универсальных, так и спе­

гаются новые методы повышения надежности функцио ­ нирования ОС . Уделяется внимание построению живу ­ чих систем на основе ОС . Р а с с м а т р и в а ю т с я экономиче­ ские аспекты цифровых автоматов с настраиваемой структурой. Исследуется зависимость стоимости р а з р а ­ ботки, изготовления и эксплуатации цифровых автоматов от числа типов используемых схем. Определяется

6

ства интегральных схем построение ОС является эконо­ мически выгодным.

Вгл. 4 рассматриваются вопросы программного

новываются методы настройки структуры и излагаются

нальные соотношения между параметрами, определяю­

устройств. Описываются алгоритмы машинного синтеза логических сетей с памятью в однородных средах.

В гл. 5 рассматриваются вопросы проектирования и конструирования однородных сред. Анализируются осо­ бенности физической реализации таких устройств. И з л а ­ гаются основы логического синтеза и методы конструи­ рования элементов ОС . О б с у ж д а ю т с я вопросы конструи­ рования однородных микроэлектронных матриц из элементов ОС . П р и в о д я т с я типовые конструкции ОС . Описываются различные схемы организации ввода и вывода информации в ОС . П р е д л а г а ю т с я методика сравнения различных вариантов элементов ОС и выбор эффективного варианта . Рассматриваются основные тре­ бования к физико-технологическим основам массового производства микроэлектронных элементов ОС и основ­ ные этапы в разработке и изготовлении элементов.

•В гл. 6 излагаются принципы построения вычисли­ тельных устройств и методы организации вычислитель­ ных процессов в ОС . Исследованы способы выполнения основных цифровых блоков в ОС, а т а к ж е методы по­ вышения скорости вычислений. Рассмотрен один вариант многофункциональной ячейки, обеспечивающей высокую эффективность использования ОС.

В гл. 7 рассматриваются различные области целесо­ образного применения цифровых автоматов с настраи­ ваемой структурой. Исследуются особенности примене­ ния ОС в системах автоматики и телемеханики. Описы­ ваются схемы реализации универсальных и специализи­ рованных вычислительных устройств на основе ОС. П о ­ казываются возможности применения ОС д л я эффектив ­ ного решения комбинаторных и вероятностных задач, создания моделей д л я классификации и распознавания образов, а н а л и з а и синтеза логических сетей и решения

7

Г Л А В А ' П Е Р В А Я

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ АВТОМАТОВ С НАСТРАИВАЕМОЙ СТРУКТУРОЙ

1-1. О С Н О В Н Ы Е ПОНЯТИЯ И О П Р Е Д Е Л Е Н И Я

Среди устройств вычислительной техники и промыш ­ ленной автоматики можно условно выделить два класса устройств — специализированные и универсальные уст­ ройства.

В специализированных устройствах логическая струк­ тура ориентирована на выполнение алгоритмов опреде­

Недостатком таких устройств является то, что они непригодны пли малоэффективны д л я решения широкого круга задач . Свободными от этого недостатка являются универсальные устройства, например универсальные электронные вычислительные машины . Универсальным называется обычно такое устройство, в котором любой алгоритм может быть предоставлен в виде программы работы устройства и реализован им при условии отсут­

Обычные универсальные программные устройства стро­

ду элементами и последовательного способа выполнения

9