Введение к работе
Актуальность проблеми. Современное состояние вычислительной оипси характеризуется высокими показателями в области совер-гствования интегралъшх микросхем и цифровых, устройств, по-эоешшх на их основе. Большое внимание уделяется решению таких цач, как повышение быстродействия, микроминиатюризация, расши-тв функциональных возможностей вычислительной и управляющей торатурн. Эффективное решение этих задач за приемлемое время возможно без создания новых методов проектирования и соотвот-зующих программных средств. Среди многообразия проблем, возни-Ш1ИХ в области вычислительной техники, важное место занимают хачи проектирования устройств логического управле'шя (УЛУ) на зрємеїшой элементной базе. Эти устройства находят широкое при-ІЄНИ8 в составе универсальных и специализированных ЭВМ, систем лишенной автоматики, разнообразного периферийного оборудова-і для ЭВМ и.т.п.
Проблемой проектирования УЛУ занимались многие известные яме, усилиями которых разработано большое число высокоэффек-зных методов и соответствующих систем проектирования. Однако ігообразие УЛУ и широта их применения требуют постоянного звршенствования стандартных подходов. .Каждая проблемная іасть определяет свои критерии оценки соответствующих уст-[ств, формуліфует свои задачи и требует нахождения новых ггигалышх методов их решения.
Диссертационная работа посвящена развитию и совершенст-іанию методов декомпозиционного синтеза УЛУ, поведение которых іается на. языке граф-схем алгоритмов (ГСА). Главное внимание ілено повышению быстродействия и расширению функциональных іможностей таких устройств за счет снижения ряда ограничений, ісунціх известным методам. При этом обеспечивается применение ' в новых областях и улучшение их базовых характеристик. Ска-ягсе определяет актуальность темы исследований и необходимость гения сформулированных задач.
Актуальность тематики диссертационной работы подтверждается , что онавыполнялась в соответствии с целевой научно-техни-кой комплексной программой Минвуза СССР "Микропроцессоры и ро-ОВМ" (приказ Минвуза СССР Л 455 от 18.06.86) и программой
"Автоматизация" Государственного плана экономического и социа-Ш ного развития БССР (постановление СМ БССР № 179 от 13.06.86).
Цель работа. Совершенствование, разработка и исследоваш методов декомпозиционного синтеза быстродействующих устройсі логического управления на основе программируемых БИС с матри1 ной структурой и их внедрение в практику инженерного проект рования.
Для достижения указанной цели решались следующие основні задачи:
разработка и исследование структурной модели Опстродейсч вуодих устройств логического управления — структурного автома1: со специальными механизмами.синхронизации памяти. Оценка зффеї тивности предложенной модели и обоснование ее преимуществ;
разработка методов синхронизации памяти структурного автс мата и оценка возможности их применения в рамках известш методик проектирования УЛУ;
разработка совокупности методов декомпозиционного синтєе быстродействующих устройств логического управления на осної программируемых схем с матричной структурой с ориентацией і предложенную.структурную модель. К числу этих методов ОТНОСЯТСІ
синтез автомата, с абстрактным внутренним состоянием;
синтез схемы синхронизации памяти;
кодирование внутренних состояний автомата;
синтез схемы устройства-логического управления; разработка программных- средств, позволяющих оценить вффаі
тивность и область применения методов синтеза устройств логичес кого управления в рамках предложенной структурной модели;
внедрение разработанных методов в практику инженерного прс ектирования устройств логического управления.
Методы проектирования. При решении поставленных задач ис пользовались метода теории конечных автоматов, теории графоі теории множеств, теории булевых функций и программирования.
Новые научные результаты.' На основании анализа известш методов проектирования УЛУ и. их структурных реализаций, оцеш их достоинств и недостатков предложена новая структурная moaoj быстродействующих УЛУ — структурный автомат со специальными м« ханизмами синхронизации памяти. Доказано, что в этом случг обеспечивается повышение быстродействия синхронных УЛУ и устрг няюгся ограничения в формировании выходных сигналов, присущ
юстним методам. Разработаны методы синхроюїзации памяти, іспечивающие .переходы между состояниями автомата в синхронном юинхронном режимах. Показано, что предложенные мотоды синхро-іации можно легко применять в рамках большинства известных (ходов к проектированию УЛУ. Разработаны новие метода синтеза :тродсйствующнх УЛУ па основе программируемых схем с матричной >уктурой, к числу которых относятся: синтез автомата с :трактным внутренним состоянием, синтез схемы синхронизации 1яти, кодирование внутрешшх состояний автомата, синтез схемы г. Все эти методы являются результатом развития и совер-ютвования известных методов в рамках предложенной в диссерта-і структурной модели. Разработаны программные средства, кото-! позволили экспериментально подтвердить эффективность предло-шых методов.
Практическая ценность. Разработанные методы и алгоритмы 'ут быть использоваїш при проектгровашш УЛУ. Отдельные из них їлизованн программно. Соответствующие программные средства 'ут применяться для решения задач проектирования УЛУ на ІВИ-їмєстимнх персональных ЭВМ.
Реализация научно-технических результатов работы. Разрабо-пшо мотоды и алгоритмы внедрены в практику инженерного актирования УЛУ в Минском НПО "Агат" и в Конструкторском бюро того электротюго машиностроения, они также внедрены в !бный процесс Минского радиотехнического института.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной рабо-докладнвались и обсуждались на: X Всесоюзном симпозиуме "Ло-гоское управление с использованием ЭВМ" (Устинов, 1987 г.), IV ісоюзіюм совещании по робототехническим системам (Киев, 1987 і, научно-технической конференции "Перспективы развития и Юлемы эффективного использования ЭВМ общего назначения и юональных ЭВМ" (Минск, 1987 г.), Всесоюзной школе-семинаре ізработка и внедрение в народное .хозяйство ЕС ЭВМ" (Москва, S7 г.), I Всесоюзной конференции "Проблемы создания супер-ЭЕМ, герсистем и эффективность их применешія" (Минск, 1987), I Мен:-іародной конференции "Обучение САПР в инженерных вузах" (Тби-!И, 1987), VIII Всосогозной научно-технической конференции "Из-штельные информационные системы" (Ташкент, 1987). конференции ігическое проектирование систем управлсівія" (Севастополь, 1987 семинаре "Интегрированные системы автоматизированного
проектирования PQA и технологических процессов" (Москва, 1987) XI Всесоюзном симпозиуме "Логическое управление с использова нием ЭВМ" (Орджоникидзе, 1988), . I Всесоюзной школе-семинар "Разработка и внедрение.в народное хозяйство персональних ЗВЫ (Минск, 1988), XXX Всесоюзной школе-семинаре им. М.А. Гаврилов "Развитие теории дискретных систем и проблемы логическог проектирования СБИС" (Кишинев, 1988), школе-семинаре "РазраСотк и внедрение в народное хозяйство ЕС ЭВМ" (Киев, 1989),'Всесо юзной научно-технической конференции "Современные проблем фазоизмерительной техники и ее применение" (Красноярск, 1989) Всесоюзном совещании-семинаре молодых ученых и специалисто "Разработка и оптимизация САПР и ТАЛ изделий ЭТ и микро-ЭВМ (Воронеж, 1989), XII Всесоюзном симпозиуме "Логическое управле ние с использованием ЭВМ" (Симферополь, 1989).
Публикации. По материала^ диссертации' опубликована 21 пе чагаая работа, в том числе 4 статьи, 15 тезисов докладов, 2 от чета о НИР. При программной реализации алгоритмов синтеза УЛ использованы некоторые подходы, рассмотренные в книгах:
Скляров В.А., Булатова И.Р. Знакомьтесь: ПаскальІ — Минск Вышэйшая школа, 1988, 271 с. .
Юлин В.А., Булатова И.Р. Приглашение к СИ. ;— Минск, Вышэй ш.ая школа,'1990, 224 с. :
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 218 стра ницах машинописного текста, содержит 60, рисунков, 21 таблицу состоит из введения, пяти'глав, заключения и приложения. Ниблио графия включает 112 наименований.
