Контрольная работа по предмету: "Вычислительные сети и системы телекоммуникаций"

Контрольная работа

по предмету:
"Вычислительные сети и системы телекоммуникаций"

г. Новосибирск

2008
Содержание

1.	Задание 1. Схемотехника: Синтез комбинационных схем	3
2.	Задание 2. Построение устройств и вычислительных систем: Построение принтеров	9
	Введение	10
	Лепестковые принтеры	11
	Матричные (игольчатые) принтеры	13
	Каплеструйные и струйные принтеры	14
	Лазерные принтеры	17
	Термические и сублимационные принтеры	22
	Заключение	25
	Список использованной литературы	26

Задание 1. Схемотехника: Синтез комбинационных схем


Задание:

Перевести, заданную в числовой форме логическую функцию в алгебраическую форму (СДНФ), минимизировать ее графическим методом, использую карту Карно (диаграмму Вейча), поставить в соответствие минимизированной функции эквивалентную схему в условном графическом изображении, построить два варианта принципиальной схемы на микросхемах серии К155 и сравнить их между собой по затратам оборудования и быстродействию (времени переключения), выбрать лучший.

Решение:

К комбинационным относятся схемы, выходные сигналы которых в каждый момент времени однозначно определяются значениями сигналов, действующих на входах в тот же момент времени, т.е. комбинацией входных сигналов. Поэтому такие схемы не содержат элементов памяти (например, триггеров) и реализуются на основе логических элементов и их комбинацией. Задача синтеза комбинационных схем заключается в упрощении и преобразовании логических выражений, описывающих работу схем, и в построении принципиальных схем с минимальным числом требуемых элементов и соединений между ними, т.е. оптимальной структурой.

У нас задана логическая функция у = ν (4, 9, 11, 14). Зная веса двоичных разрядов, представим ее в эквивалентной записи, заменив десятичные числа соответствующими двоичными тетрадами: у = ν (0100, 1001, 1011, 1110), и перейдем к алгебраической форме, учитывая символ дизъюнкции в функции у:

Полученное выражение представлено в СДНФ и, как правило, не является наиболее простым. Минимизируем его графическим методом, заполнив карту Карно (рисунок 1): единицы записываются в те клетки карты, которые соответствуют кодовым комбинациям, обращающим функцию у в "1" (конституенты единиц); незаполненные клетки соответствуют нулевым значениям функции. Выполним операцию склеивания соседних "1" и запишем минимизированную логическую функцию как дизъюнкцию полученных контуров склеивания (импликант):

Рисунок 1

Сравнение с исходной формой логической функции свидетельствует об эффективности и необходимости этапа минимизации при построении схем: сократилось число членов выражения, что соответствует уменьшению числа требуемых логических элементов при построении схемы, и уменьшилась размерность членов выражения, что соответствует уменьшению числа входов элементов схемы. Используя условные графические обозначения, покажем эквивалентную микросхему, реализующую функцию у_min (рисунок 2):

Рисунок 2

Интегральные схемы серии К155 реализованы на базе И-НЕ. Поэтому выражение у_min необходимо привести к этому базису, применяя теорему двойной инверсии и теорему инверсии (правило де Моргана: ). Тогда получим:

Построим и оформим в соответствии с указанными выше требованиями принципиальную схему на элементах И-НЕ, реализующую преобразованное логическое выражение (рисунок 3), составим спецификацию.

Рисунок 3

Позиционное обозначение	Наименование микросхем	Количество	Примечание
D1	К155ЛА3	1	-
D2	К155ЛА4	1	-
D3	К155ЛА1	1	Элемент D3.2 свободный

Второй вариант схемы может быть реализован с использованием элемента И-ИЛИ-НЕ, если выражение у_min представить в виде:

Ему соответствует схема рисунка 4:

Рисунок 4

Позиционное обозначение	Наименование микросхем	Количество	Примечание
D1	К155ЛН1	1	Элементы D1.5, D1.6 свободны
D2	К155ЛА4	1	Элемент D2.3 свободный
D3	К155ЛР4	1	-

Быстродействие схемы определяется как максимальное время переключения элементов схемы при прохождении сигналов от входов к выходу. Для этого необходимо определить самую длинную последовательную цепь от входа к выходу и просуммировать времена переключения элементов этой цепи.

T_з – время переключения схемы, t'_з – время переключения логического элемента И-НЕ (22 нс), t''_з – время переключения логического элемента И-ИЛИ-НЕ (30 нс). Тогда получим, что время переключения схемы, изображенной на рис. 3, равно:
T_з = 3 * t'_з = 3 * 22 = 66 (нс).
А время переключения схемы, изображенной на рисунке 4, равно:
T_з = 2 * t'_з + t''_з = 2 * 22 + 30 = 74 (нс).
Сравнение схем, изображенных на рисунке 3 и рисунке 4, показывает, что при одинаковом количестве микросхем первый вариант является более предпочтительным по времени переключения им полноте использования микросхем (меньшее число свободных элементов). Выбор в пользу первого варианта.