Raqamli qurilmalarni loyhalash

O`ZBEKISTON RESPUBLIKASI RAQAMLI TEXNOLOGIYALARI VAZIRLIGI


MUHAMMAD AL XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI QARSHI FILLIALI “RAQAMLI QURILMALARNI LOYHALASH” FANIDAN


Bajardi Norqulova Dilfuza Topshirdi Sojida Ochilova
2023

5-Mustaqil ish
Ma`vzu: Raqamli qurilmalarni loyihalashtirish usullari.
Reja:

1. 
   Raqamli qurilmalarni platalarga joylashtirish.
   

Zamonaviy axborot va kommunikatsiya texnologiyalari raqamli mantiqiy qurilmalarni loyihalashtirishni keng qo‘llanishini talab qiladi. Raqamli mantiqiy qurilmalarni loyihalashtirish fani dasturi axborot va kommunikatsiya texnologiyalariga uchun zarur bo‘lgan raqamli mantiqiy qurilmalarni loyihalashtirishni: mantiqiy elementlar, kombinatsion turdagi funktsional qurilmalar, ketma-ket turdagi funktsional qurilmalar, xotira qurilmalar, raqamli mantiqiy qurilmalarni loyihalashni istiqbolli yo‘nalishlari bo‘yicha boshlang‘ich tushunchalar va ularning amaliy tatbiqlaridan tashkil topgan.
Birinchi IMSlar 1958 yilda yaratildi. IMSlarning hajmi ixcham, og‘irligi kam, energiya sarfi kichik, ishonchliligi yuqori bo‘lib, hozirgi kunda uch konstruktiv texnologik variantlarda yaratilmoqda: qalin va yupqa pardali, yarimo‘tkazgichli va gibrid.1965 yildan buyon mikroelektronikaning rivoji G. Mur qonuniga muvofiq bormoqda, ya’ni har ikki yilda zamonaviy IMSlardagi elementlar soni ikkimarta ortmoqda. Hozirgi kunda elementlar soni 106÷109 ta bo‘lgan o‘ta yuqori (O‘YUIS) va giga yuqori (GYUIS) IMSlar ishlab chiqarilmoqda.
Raqamli (mantiqiy) elektron qurilmalar turli belgilariga ko‘ra sinflanishlari mumkin. Ishlash printsipiga ko‘ra barcha MElar ikki sinfga bo‘linadilar: kombinatsion va ketma-ketli.Kombinatsion qurilmalar yoki
avtomatlar deb, chiqish signallari kirish o‘zgaruvchilari kombinatsiyasi bilan belgilanadigan, ikkita vaqt momentiga ega bo‘lgan, xotirasiz mantiqiy
qurilmalarga aytiladi. Kombinatsion qurilmalar HAM-EMAS, VA-EMAS, YOKI-EMAS va boshqa alohida elementlar yordamida, yoki o‘rta ISlar, yoki katta va o‘ta katta IS tarkibiga kiruvchi ISlar ko‘rinishda tayyorlanadi.
Ketma – ketli qurilmalar yoki avtomatlar deb, chiqish signallari kirish o‘zgaruvchilari kombinatsiyasi bilan belgilanadigan, hozirgi va oldingi vaqt momentlari uchun, ya’ni kirish o‘zgaruvchilarining kelish tartibi bilan belgilanadigan, xotirali mantiqiy qurilmalarga aytiladi. Ketma – ketli qurilmalarga triggerlar, registrlar, schetchiklar misol bo‘la oladi. Ikkilik axborotni ifodalash usuliga ko‘ra qurilmalar potentsial va impuls raqamli qurilmalarga bo‘linadi. Potentsial raqamli qurilmalarda mantiqiy 0 va mantiqiy
1 qiymatlariga elektr potentsiallarning umuman bir – biridan farqlanuvchi: yuqori va past sathlari belgilanadi. Impuls raqamli qurilmalarda mantiqiy signal qiymatlariga (0 yoki 1) impulslar sxemasi chiqishida ma’lum davomiylik va amplitudaga ega bo‘lgan impulsning mavjudligi, ikkinchi holatiga esa – impulsning yo‘qligi to‘g‘ri keladi.
Raqamli texnikada ikkita holatga ega bo‘lgan, nol va bir yoki «rost» va
«yolg‘on» so‘zlari bilan ifodalanadigan sxemalar qo‘llaniladi. Biror sonlarni qayta ishlash yoki eslab qolish talab qilinsa, ular bir va nollarning ma’lum kombinatsiyasi ko‘rinishida ifodalanadi. U holda raqamli qurilmalar ishini ta’riflash uchun maxsus matematik apparat lozim bo‘ladi. Bunday matematik apparat Bul algebrasi yoki Bul mantiqi deb ataladi. U mashxur matematik Irland olimi D. Bul ishlab chiqqan.
Mantiq algebrasi «rost» va «yolg‘on» – ko‘rinishdagi ikkita mantiq bilan ishlaydi. Bu shart «uchinchisi bo‘lishi mumkin emas» qonuni deb ataladi. Ushbu tushunchalarni ikkilik sanoq tizimidagi raqamlar bilan bog‘lash uchun «rost» ifodani 1 (mantiqiy bir) belgisi bilan, «yolg‘on» ifodani 0 (mantiqiy nol) belgisi bilan belgilab olamiz. Ular Bul algebrasi konstantalari deb ataladi.Umumiy holda, mantiqiy ifodalar har biri 0 yoki 1 qiymat oluvchi x1, x2, x3, …xn mantiqiy o‘zgaruvchilar (argumentlar)ning funktsiyasi hisoblanadi. Agar mantiqiy o‘zgaruvchilar soni n bo‘lsa, u holda 0 va 1lar yordamida 2n ta kombinatsiya hosil qilish mumkin. Masalan, n=1 bo‘lsa: x=0 va x=1; n=2 bo‘lsa: x1x2=00,01,10,11 bo‘ladi. Har bir o‘zgaruvchilar majmui uchun
u 0 yoki 1 qiymat olishi mumkin. Shuning uchun n ta o‘zgaruvchini 22n ta turli mantiqiy funktsiyalarga o‘zgartirish mumkin, masalan, n=2 bo‘lsa 16, n=3 bo‘lsa 256, n=4 bo‘lsa 65536 funktsiya.
n o‘zgaruvchining ruxsat etilgan barcha mantiqiy funktsiyalarini uchta asosiy amal yordamida hosil qilish mumkin:
IMS tarkibiga kirgan komponentlar undan mustaqil ajratib olinishi va mustaqil buyum sifatida ishlatilishi mumkin emas. Ular integral elementlar deb ataladi. Ulardan farqli o`laroq ularga konstruktiv moslashtirilgan detal va qurilmalar diskret komponentlar deb ataladi. Ular asosida tuzilgan bloklar esa diskret sxemalar deb ataladi.Yuqori puhtalik va sifat, ihchamlik, engillik, arzonlik integral mikrosxemalarini halq ho`jaligini barcha sohalarida keng qo`llanilishga sabab bo`lmoqda. Zamonaviy mikroelektrotexnika asosini yarimo`tkazgichli integral mikrosxemnalar tashkil etmoqda. Zamonaviy yarimo`tkazgichli IMS kristtallarini o`lchamlari 1,5x1,5 dan 6x6 mm gacha. Kristall maydoni qancha katta bo`lsa unga shuncha ko`p elementli integral mikrosxemani joylashtirish mumkin bo`ladi.
Integral mikrosxemalarida tranzistorlarni ma`lum ulanishlar asosida rezistor va kondensator hosil qilish mumkin.Yarimo`tkazgichli IMS larni hususiyati shundan iboratki ularni elementlari orasida induktivlik g`altagi yo`q, chunki shu paytgacha qattiq jismlarda elektromagnit induksiyasiga ekvivalent bo`lgan fizik hodisa olish imkoniyati bo`lmagan Katta integral mikrosxema – deb ko`p sonli bir turli yacheykalardan tashkil topgan ko`p o`lchamli yarimo`tkazgichli qurilmaga aytiladi. U murakkab funksiaonal sxemaga birlashgan bo`ladi. Hozirgi kunda ishlab chiqarayotgan katta integral mikrosxemalar (KIMS) 10 ming va undan ortiq mantiq elementlaridan tashkil topadi.
Barcha KIMS lar uch sinfga bo`linadi.

1. 
   hisoblagichlar, rezistorlar, jamlagichlar, arifmetik-mantiq qurilmalari tipidagi funksional bloklar:
   
2. 
   xotiras qurilmalari (XQ):
   

3. 
   mikroprosessorlar (MP).
   

Dastlabki KIMS lar MDP (metall dielektrik poluprovodnik lar) struktura asosida qurilgan. Hozirgi kunda KIMS element bazasiga bipolyar strukturalar ham kiradi. Elektron va yarimo`tkazgichli qurilmalarni loyihalashni umumiy holatlari.To`g`ri elektron va yarimo`tkazgichli qurilmalarni strukturaviy va

prinspial elektr sxemalari ularni ishlash prinsplarini taxlil qilishga o`rgatadi. Ammo bu elektr sxemalar elektrik va yarimo`tkazgichli qurilmalarni konstruksiyasini belgilay olmaydi, balki ularni tuzish uchun asos bo`la oladi holos. Bunday qurilmalarni loyihalashni asosiy prinsplari haqida tushunchalar ularni ishlab chiqarishdagina emas. Balki ulardan foydalanish uchun ham kerak bo`ladi. Elektron va yarimo`tkazgichli qurilmalarni elementlari aktiv va passiv
bo`linadi. Aktiv elementlarga quyidagilar kiradi: yarimo`tkazgichli va elektrovakuum asboblar.Passiv elementlarga esa: rezistorlar, kondensatorlar, transformatorlar, induktivlik g`altaklari, rele, ulagichlar, indikatorlar, sim va kabellar.Qurilma elementlari optimal holatda joylashtirilishi va mahkamlanishi lozim, bir brilari bilan prinspial sxema asosida ulanishi kerak. Zamonaviy elektron va yarimo`tkazgichli qurilmalarni ko`pchilik qismi bosma platalarga joylashtirilgan. Bunday platalar dielektrik asos hisoblanib teshiklari mavjud va chizmalar ko`rsatilgan. 0,3-1,5 mm diametrda hosil qilingan teshiklar osma elementlar (integral sxemalar, tranzistorlar, rezistorlar, kondensatorlar)ni joylashtirish, bosma platani mahkamlash hamda teskari tomonda joylashtirilgan elementlarni ulash uchun ishlatiladi. Teshik devorlari metallashtiriladi Osma elementlarni uchlari teshiklarda qalaylanadi, chunki ularga bosim simlar kelgan. Shunday qilib bosma uzel (tugun) hosil qilinadi.
Bosma platalarni yuzasini qisqartirish uchun ko`pqatlamli platalar (KQP) qo`llaniladi, ular almshinuvchi dielektrik qatlamlardan tuzilgan bo`ladi. KQP qatlamlarda bosma simlarni taqsimlanishi bosma platalarni o`lchamlarini keskin qisqartirishga olib keladi, bu narsa ko`p chiqishlarga ega bo`lgan mikrosxemalardan foydalaniladi. Elektron va yarimo`tkazgichli qurilmalar (EYAK) ni loyihalash va ishlatishda agregatlashtirishni qo`llash katta foyda beradi. Agregatlashtirish-o`zaro almashtiriladigan uzel va bloklardan tuzilgan apparatlarni konpanovkalash usulidir.Agregatlashgan komplekslarni tuzishda unga kirgan barcha uzel va bloklarni to`la elektrik va konstruktiv almashinishi ko`zda tutiladi. Asosiy tipoviy bloklar va subbloklar unifikasiyalashtirilgan, bu holat yangi apparaturalarni ishlab chiqish va ishlab chiqarishga tadbiq etish vaqtini keskin qisqartiradi. Agregatli komplekslarga standart o`lchamlarga ega bo`lgan konstruktiv elementlar yig`masi kiradi.Agregatli komplekslar nomentklaturasi shunday tuziladiki, nisbatan oz bloklar yig`indisini ma`lum soniida turli murakkablikka vazifaga ega bo`lgan qurilma va sistemalar ko`rish
mumkin bo`lsin. Agregat kompleksiga misol qilib emirilmaydigannazorat qurilmasi kompleksini olish mumkin. Uni tarkibiga mashina, belgilangan cjastota generatori, analog-diskret o`zgartirgich va bir kanalli o`zi yozar rezistorlar subbloklari hamda bazi bir boshqa bloklar kiradi. Elk\ektron va yarimo`tkazgichli qurilmalarni konstruktiv bajarilishi juda hilma hil va ularni vajifalari ishlatilish sohasi bilan aniqlanadi. Maslan stasionar sharoitlarda ishlash uchun mo`ljallangan elektron apparaturani samoliot bortiga yoki kosmik kemada ishlatiladihan apparaturadan farqi katta.
Hulosa qilib shuni aytish mumkinki: hozirgi kunda elektron, yarimo`tkazgichli hamda elektromagnitlar asosida turli qurilmalar, avtomatlashtirilgan sanoat robotlari va manipulyatorlar tuzilmoqda. Ular yordamida tehnologik jarayonlarni boshqarish, nazorat va axborot sistemalari takomillashmoqda. Axborotni murakkab qayta ishlashni amalga oshirayotgan ixtiyoriy diskret qurilma qandaydir elementar tarkibiy qismlar –elementlardan tuziladi Bunda elementlar aniqlangan qoydalarga asosan birlashadi. Elementlarning tabiatini va ularning birlashishini qurilmaning umumiy ishlash tamoyili aniqlaydi. Elementlar va ularning birikmalarini aks ettiruvchi, qurilmaning ideallashtirilgan rusumini sxema deb ataymiz.
Murakkab raqamli qurilmaning alohida tugunlari (bloklari) orasida uzatiluvchi axborot kodli so‘zlar ko‘rinishida ifodalanadi. Shunday qilib, har bir tugunning kirish qismiga kodli so‘zlar kelib tushadi, har bir tugunning chiqish qismida, kirish so‘zlarining qayta ishlangan natijasi sifatida yangi kodli soz hosil bo‘ladi. Chiqish so‘zi tugunning kirish qismiga qanday so‘zlar kelib tushganiga bog‘liq bo‘ladi. Bunday funksiyalarning aloxida hususiyati, funksiya va uning argumentlari, faqat man 0 и man1 qiymatlarni qabul qilishini e’tiborga olib, bunday funksiyalarni mantiqiy algebra funksiyalari (MAF) deb ataymiz.Mantiqiy algebra funklsiyalarini vujudga keltirishga mo‘ljallangan
qurilmalar mantiqiy qurilmalar yoki raqamli qurilmalar deb ataladi. Raqamli qurilmalarni (yoki ularning tugunlarini) turli alomatlariga ko‘ra turlarga ajratish mumkin.Kodli so‘zlarni kiritish va chiqarish usuliga asosan, ketma-ket, parallel va aralash ishlaydigan mantiqiy qurilmalarga ajratiladi.Ketma-ket ishlash tamoyiliga asoslangan qurilmaning kirish qismiga kodli so‘zlarning simvollari bir vaqtda emas, vaqt bo‘yicha ketma-ket simvol ortidan simvol uzatiladi (ya’ni ketma-ket shaklda). Huddi shunday ketma-ket shaklda chiqish so‘zi uzatiladi. 5- rasmda shunday qurilmaga misol keltirilgan. Rasmdagi qurilma log.1 ni chiqarish bilan kirish qismidagi simvollarning mos tushmaganlini, log.0 ni chiqarib simvollarning ustma-ust tushganligini bildirishini idrok etish qiyin emas (haqiqatdan ham, Kir1 = 1 va Kir2 = 0 yoki Kir1 = 0 va Kir2= 1 bo‘lib simvollar ustma-ust tushmaganda qurilmaning chiqishida Chiqish=1, kirish simvollari Kir1=1 и Kir2=1 yoki Kir1=0 и Kir2=0 bo‘lib, ustma-ust tushganda esa chiqishga Chiqish = 0).
Parallel ishlash qurilmasining kirish qismiga har bir kodli so‘zning n ta simvoli bir vaqtda kelib tushadi (parallel shaklda).Aynan shunday shaklda chiqish qismida, chiqish so‘zi tuziladi. Ravshanki, kodli so‘zlarni qabul qilish va uzatishning parallel shaklida kirish (chiqish) so‘zining har bir razryadi uchun qurilmada alohida kirish yo‘li bo‘lishi kerak. Bunday qurilmaga misol sifatida 6- rasm ko‘rsatilgan. Qurilma kirish so‘zlarining razryadlari ustidan rasmda ko‘rsatilgan qurilma singari, lekin parallel shaklda aynan shu mantiqiy operatsiyani bajaradi. Qurilmaning kirish qismi, har biri parallel shakldagi, uch razryadli kirish kodli so‘zlarni qabul qilish uchun ikki guruhga (I va II) ajratilgan.
Foydalanilgan elektron adabiyotlar

1. 
   https://azkurs.org/mavzu-raqamli-qurilmalarning-modellari-va-ifodalash- darajalari.html
   
2. 
   https://hozir.org/raqamli-mikrosxemalarning-seriyalari-va-rusumlash-tizimi- v3.html
   
3. 
   https://fayllar.org/raqamli-qurilmalarni-loyihash-4-mustaqil-ish.html
   
4. 
   https://azkurs.org/mavzu-raqamli-qurilmalarning-modellari-va-ifodalash- darajalari.html
   
5.