Анализ вариантов реализации системы

Анализ вариантов реализации системы.
Формирователь импульсных последовательностей можно реализовать различными способами: на логических элементах, регистрах, дешифраторах, мультиплексорах. Рассмотрим каждый из данных способов и выберем оптимальный.
Простейший и наименее затратный с точки зрения количества аппаратных средств способ построения - при помощи логических элементов. Суть его заключается в следующем. Тридцатиразрядная последовательность на языке алгебры логики может быть определена системой из тридцати булевых выражений с пятью неизвестными. Упрощая её любыми известными способами (например, картами Карно), получаем логическую формулу, схемно реализуя которую (в целях унификации можно использовать ИМС логических элементов) получаем устройство, способное формировать необходимую последовательность.
Основным недостатком данного схемного решения является невозможность формирования произвольной последовательности. Полагая основной инженерной задачей разработку устройства, не только удовлетворяющего критериям оптимизации, но и универсального, перспективного, способного решать более широкий спектр задач, нежели предполагается, стоит признать схему формирователя на логических элементах неудачной. Если бы он являлся частью более сложной системы, то можно было пожертвовать универсальностью отдельных компонентов в угоду общей эффективности, но так как в техническом задании об этом ничего не говорится, считаю использование данного способа построения неуместным. Также замечу, что современные формирователи не только поддерживают загрузку произвольной последовательности, но и содержат буферное ОЗУ большого объёма (порядка двух тысяч слов по 32 разряда) по каждому каналу передачи. Число активных линий и вид передаваемой информации по каждой линии задаётся программно.

Достаточно прост способ построения с использование регистров. Суть его заключается в следующем. В кольцевой тридцатиразрядный регистр, собранный на базе ИМС D-триггеров, параллельным вводом записывается необходимая двоичная комбинация. Далее подачей импульсов заданной частоты на синхровход регистра осуществляется последовательный сдвиг слова вправо. Так как регистр является кольцевым, то информация с последнего триггера записывается в первый. Таким образом, в регистре осуществляется бесконечная циркуляция двоичного слова. Снимая информацию с одного из триггеров, образующих регистр, получаем искомую импульсную последовательность. Основными достоинствами данного схемного решения являются простота, возможность загрузки произвольной последовательности, отсутствие необходимости подсчёта импульсов (иными словами, можно обойтись без счётчика). Тем не менее, схема требует большого количества аппаратных средств (тридцать D-триггеров для каждой последовательности) и в случае возникновения ошибки, последняя будет циркулировать в системе до тех пор, пока последовательность в регистре не будет полностью перезаписана. Отсюда заключаю, что использование устройств с памятью в качестве формирователей нерационально.

Довольно удачной является схема построения при помощи дешифраторов. Суть её состоит в следующем. Путём каскадирования собирается дешифратор необходимой разрядности, на входы которого подаётся импульсы от счётчика. Таким образом, на выходах дешифратора последовательно появляется высокий уровень. Выходы, номер которых соответствует номеру элемента последовательности, содержащего логическую единицу, подключаются к многовходовому дизъюнктору, на выходе которого получаем искомую импульсную последовательность.

Основными достоинствами схемы является относительно небольшое количество аппаратных средств и возможность загрузки произвольной комбинации путём переключения входов дизъюнктора. Поэтому будем собирать формирователь импульсных последовательностей на дешифраторах с инверсными выходами, вместо дизъюнкторов используя конъюнкторы. Суть схемы заключается в том, что адресные выходы дешифратора необходимой разрядности, полученного путём каскадирования реально существующих дешифраторов, подключаются к конъюнкторам с инверсией на выходе; снимаем требуемую импульсную последовательность.