Rambler's Top100


ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА (конспект лекций), часть I. Автор: Малышенко Ю.В., редактор:

6.2. Классификация состязаний

На рис. 6.4 приведена классификация состязаний. Они разделяются по типу схем: комбинационные и последовательностные.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 6.4

 

Обозначим через f(e) – значение функции схемы на входном наборе е. Схема, реализующая (на одном из выходов) функцию f, содержит статическое [динамическое] состязание на переходе                   ej ® e­­j+1 (то есть при схеме входного набора ej на ej+1), если f(ej) = f(ej+1) [ f(ej) ¹ f(ej+1) ], и во время перехода на выходе схемы может возникнуть один или несколько кратковременных импульсов.

Статическое состязание называется 1-состязанием, если f(ej) = f(ej+1) = 1, и 0-состязанием, если f(ej) = f(ej+1) = 0.

Как статическое, так и динамическое состязания могут быть двух типов. Первый тип состязаний, называемый функциональным, иллюстрируется картой Карно для функции f в табл. 6.1. На входном переходе x3= 0, x1 = 0 ® 1, x2 = 0 ® 1, что соответствует переходу из клетки "a" в клетку "с" табл. 6.1, возможно кратковременное попадание в клетку "b", если x2 изменится несколько раньше, чем х1. Это вызовет появление на выходе нулевого импульса, то есть происходит статическое 1 – состязание. Аналогично при переходе из клетки "a" в клетку "d" происходит динамическое состязание.

Определим более точно функциональное статическое состязание. Рассмотрим переход ej ® ej+1 с изменением r входных переменных, где

 и

Булева функция f содержит функциональное статическое состязание на переходе ej ® ej+1, если и только если f(ej)=f(ej+1) и среди 2r входных наборов с зафиксированными значениями xr+1,..., xn найдутся хотя бы два набора ei и ek такие, что f(ei) ¹ f(ek).

Функциональные состязания отражают свойства заданной переключательной функции. Очевидно, что на соседних входных наборах этих состязаний быть не может. Вместе с тем никакая реализация функции не может устранить функциональных состязаний. Более того, известно, что любая функция, имеющая более одной простой импликанты, содержит на некотором переходе функциональное состязание.

Второй тип состязаний, называемый логическим, определяется структурной реализацией функции. Рассмотрим функцию f, заданную картой Карно в табл. 6.2.

 

Таблица 6.1                                    Таблица 6.2

 

 

 

x1x2

 

 

 

 

 

x1x2

 

 

 

0 0

0 1

1 1

1 0

 

 

 

 

 

0 0

0 1

1 1

1 0

x3

0

1(a)

0(b)

1(c)

1

 

 

 

x3

0

0

0

1

0

 

1

0

1

0(d)

1

 

 

 

 

1

1

1(a)

1(b)

1

 

Пусть эта функция реализуется схемой на рис. 6.5 (а). На соседних входных наборах c значениями входных сигналов х2= х3 =1, х1 = 0 ®1 функциональное состязание отсутствует (переход от клетки "a" в "b"). Однако, если сигнал на выходе элемента И2 изменится раньше сигнала на выходе элемента И1, то на выходе схемы возможно появление кратковременного нулевого сигнала. В данном примере происходит логическое статическое 1 – состязание. Это состязание можно устранить, добавив элемент И3 (не изменяющий функции), как показано на рис. 6.5 (б).

Определим более точно логическое статическое состязание. Рассмотрим переход ej ® ej+1 с изменением r входных переменных, где и .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 6.5

 

Комбинационная схема, реализующая функцию f, содержит логическое статическое состязание на переходе ej ® ej+1, если и только если f(ej)=f(ej+1) и на всех 2r входных наборах с зафиксированными значениями xr+1,..., xn значения функции f одинаковы, но во время перехода ej ® ej+1 на выходе схемы может появиться кратковременный импульс.

Известно, что если схема свободна от влияния статических состязаний, то она свободна и от влияния динамических состязаний. Поэтому в дальнейшем ограничимся рассмотрением статических состязаний.

Логические статические состязания, как правило, устраняются выбором соответствующей структуры ЦУ на этапе его проектирования, а также ограничениями на допустимые входные переходы.

При анализе поведения устройств с памятью следует учитывать как комбинационные состязания, так и состязания, присущие только последовательностным схемам, которые называют последовательностными состязаниями сигналов. По характеру реакции схемы на комбинационные и последовательностные состязания выделяют две группы. Если состязание может вызвать переход схемы в неправильное устойчивое состояние, то оно называется состязанием устойчивых состояний или опасным состязанием. Если эффект состязания заключается в возможности появления на некоторых выходах элементов схемы кратковременных импульсов (при правильном устойчивом состоянии), то состязание называется переходным или неопасным.

Poker razz odds calculator