Тема 3. Методика работы в системе PCAD — Методическое пособие к лабораторным работам по курсу «Теория конечных автоматов»

  • От :
  • Категории : Без рубрики

Тема 3. Методика работы в системе PCADПрограммная система PCAD располагается на компьютерах учебного кабинета (лаборатория № 323) в каталоге D:PCAD. Здесь находится только та её часть, которая необходима для моделирования работы логических схем (возможности полного пакета PCAD не исчерпываются этим).
В ходе лабораторных занятий используются четыре программы, а именно: PCCAPS.EXE – редактор логических схем, PCNODES.EXE и PRESIM.EXE – вспомогательные программы для подготовки файла со схемой к моделированию, а также PCLOGS.EXE – логический эмулятор, осуществляющий собственно моделирование и построение временной диаграммы входных и выходных сигналов. Все эти программы, строго говоря, не рассчитаны на работу под управлением MS Windows (в отличие, например, от пакета Electronic Workbench) и не могут использовать её стандартный графический интерфейс – они создавались во времена предшествующей операционной системы MS-DOS. Поэтому не следует сразу же щёлкать мышью по изображению папки PCAD на диске D:. Более удобно воспользоваться файловой оболочкой FAR Manager (или просто FAR), являющейся усовершенствованным аналогом некогда популярной MS-DOS-оболочки Norton Commander, тем более что в процессе нашей работы неоднократно придётся создавать и редактировать текстовые файлы. Оболочка FAR, сама рассчитанная на работу под MS Windows, имеет в своём составе удобный текстовый редактор, средства просмотра файлов и каталогов.
Зачем же нужен текстовый редактор, если мы собираемся работать с графическими изображениями электронных логических схем? Дело в том, что, во-первых, запускать последовательно одну за другой все четыре упомянутых выше программы вручную (а это придётся делать всякий раз при любом внесении изменений в схему!) очень утомительно – удобнее делать это из специального командного файла, который надо сначала создать. Во-вторых, программа PCLOGS сама управляется при помощи текстовых команд, записанных в отдельный файл, который также придётся создать и, возможно, неоднократно редактировать. Пример такого файла был приведён выше.Итак, мы начнём работу с того, что запустим оболочку FAR. Соответствующий значок должен находиться на Рабочем Столе MS Windows (если это не так, обратитесь к преподавателю или лаборанту). Вы увидите две панели с изображениями файлов и каталогов. Нажмите CTRL-F1, если хотите работать на левой панели (или CTRL-F2, если на правой) и, пользуясь клавишами со стрелками и клавишей Enter, войдите в каталог PCAD. Внимательно просмотрите его содержимое, обратите внимание на многочисленные файлы с описаниями логических элементов, найдите все четыре рассмотренных выше EXE-программы. Наконец, убедитесь в том, что в этом же каталоге присутствует библиотечный файл компонентов TTL.SLB – без него не удастся построить ни одной схемы.Для своих будущих учебных проектов автор данного пособия рекомендует создать свой собственный рабочий каталог внутри каталога D:PCAD. При таком его размещении будет несложно организовать запуск нужных программ из командных файлов. По завершении цикла лабораторных занятий этот каталог следует удалить.Для тех, кто никогда не сталкивался с работой в оболочке FAR, приведём список минимально необходимых команд:
F3 – просмотр файла, на имени которого расположен курсор (CursorBar);
F4 – редактирование (текстового) файла, на котором расположен курсор;
Shift-F4 – создание нового текстового (в том числе и командного!) файла;
F7 – создание нового каталога;
F8 – удаление файла или целого каталога, указанного курсором (ОСТОРОЖНО!!!);
нажатие Enter на имени COM-, EXE- или BAT-файла – запуск на выполнение.
Во время работы со встроенным текстовым редактором оболочки FAR используются команды, в общем знакомые по другим редакторам, в частности, Shift+стрелки – для выделения фрагментов текста, CTRL-C – для копирования фрагмента во внутренний буфер, CTRL-V – для вставки содержимого буфера в текст. Для удаления выделенного блока следует нажать CTRL-D. Для сохранения набранного текста нажмите F2, для выхода из встроенного редактора – F10. Эта же функциональная клавиша используется и для завершения работы с оболочкой FAR.
Имя рабочего каталога, как и имена всех создаваемых файлов, должно удовлетворять стандартам MS-DOS. Это значит, что длина имени не превышает 8 (восемь!) символов и состоит только из ЛАТИНСКИХ букв (безразлично, заглавных или строчных), а также цифр. Пробелы внутри имени не допускаются. Имя каталога или файла ZHENYA будет правильным, а имена «Zhenya Fedorov» или «Женя Фёдоров» — нет (не будут корректно обрабатываться PCAD-программами). Нажав F7, создадим свой каталог и перейдём в него. Пусть это будет каталог VITYA.
Теперь надо выбрать имя будущего проекта, оно же – имя файла со схемой. Для схемы, рассмотренной выше, можно выбрать, допустим, имя F31 – функция с тремя входами и одним выходом.
Проверим наличие в каталоге D:PCAD файла pccaps.bat, содержащий строчки path с параметрами и строку pccaps.exe %1. В имеющейся конфигурации он должен быть на всех компьютерах учебного кабинета. Вернёмся в каталог VITYA, нажмём Shift-F4 и наберём такой текст:
cd ..call pccaps.bat vityaf31.schcd vityapause..pcnodes f31.sch f31.nlt..presim f31.nlt f31.netpause..pclogs f31.cmdНажав F2, сохраним этот текст в файле F31.BAT. Это командный файл, из которого последовательно запускаются все необходимые программы и заданы все имена файлов с необходимыми расширениями. Программа PCCAPS редактирует файлы со схемами, сохраняя их с расширением SCH, программа PCNODES строит на основе SCH-файла новый файл с расширением NLT, далее программа PRESIM строит на основе NLT-файла ещё один – NET-файл. Ссылка на этот последний находится в файле с расширением CMD, который будет создан на следующем этапе работы. Сам CMD-файл, как видно из текста, подаётся на обработку программе PCLOGS.В файле присутствуют две команды PAUSE. Первая из них является чисто отладочной – после успешного запуска файла её можно будет удалить. Вторую рекомендуется оставить, чтобы можно было узнать (по сообщениям на экране), что все промежуточные файлы были успешно созданы и сохранены.Вновь нажмём Shift-F4, и, находясь в каталоге VITYA, создадим второй командный файл – на сей раз именно для управления программой PCLOGS. Это файл F31.CMD, текст которого был приведён выше – для более удобного соотнесения со схемой, находящейся на той же странице. Теперь наша задача – более подробно обсудить именно команды, поэтому повторим его текст ещё раз:LOAD F31.NETCYCLE 10GEN [0 0] A (S0/4 S1/4)GEN [0 0] B (S0/2 S1/2)GEN [0 0] C (S0/1 S1/1)
^
DISPLAY 1SIM 25В этом файле:
задана загрузка в логический эмулятор файла с необходимой схемой (LOAD),
установлена длительность машинного цикла (CYCLE),
генерируются (GEN) сигналы, действующие на входные линии схемы (причём с определёнными параметрами – указана продолжительность периода логического нуля – s0 и логической единицы – s1),
указано, какие именно сигналы следует вывести на диаграмму (PROBE),
установлен стандартный режим дисплея (DISPLAY 1),
задана команда моделирования (SIM) с указанием продолжительности процесса.
Использовать заглавные или строчные буквы в этих командах – не имеет значения. Параметры в квадратных скобках [0 0] в командах GEN в данном практикуме не используются, и на них можно не обращать внимания (то есть всегда оставлять именно такими). Отметим, что никакие разделительные знаки, кроме пробелов, в данном файле не используются.
Теперь в каталоге VITYA размещены два командных файла – F31.BAT и F31.CMD. Нажав Enter на первом из них, запустим его на выполнение. Если всё сделано правильно, должна запуститься программа PCCAPS – мы увидим её заставку, а затем стартовое меню из трёх пунктов:
^
Edit database
Exit PC-CAPS
При первом запуске имеет смысл выбрать пункт «Configure PC-CAPS» и проверить там строку «Library Filename», значение которой следует задать как *.SLB или даже ещё более конкретно — TTL.SLB, ведь другие библиотеки здесь не используются. Можно и строку «Directory path» задать в виде D:PCADVITYA (для нашего примера) — тем самым вы упростите файл F31.BAT, но усложните жизнь тем пользователям, которые будут работать после вас. Лучше оставить всё как есть.Далее следует сохранить конфигурацию и, вернувшись в стартовое меню, выбрать пункт «Edit database». Здесь под «базой данных» понимается именно схема проектируемого цифрового устройства.Процесс построения схемы описан в отдельном методическом пособии, имеющемся в компьютерном кабинете. Здесь же мы только перечислим необходимые действия (для начала работы даже этих кратких сведений может оказаться достаточно):
убедиться, что меню отображается зелёным цветом (если отображается красным, то выбрать в меню команду DETL);
для того чтобы отображались точки в местах соединений будущих проводов, выбрать команду VLYR и затем включить слой с именем SDOT в положение ON;
вернувшись в экран редактора, выбрать команду ENTR и далее (из жёлтого меню) – команду COMP;
нажать клавишу F1 (здесь это НЕ вызов помощи!) для показа списка доступных библиотек;
выбрать TTL.SLB;
найти в нижней части экрана команды Page Up и Page Down, а также Exit List; просматривая список, найти нужный элемент (например, 555LN1);
выбрав элемент щелчком (левой кнопки — ЛК) мыши, переместить его в поле чертежа, затем зафиксировать в нужном месте опять же щелчком ЛК (удерживать кнопку во время перемещения мыши не следует);
нажатием на этот раз ПК мыши (или клавиши ESC) вновь вернуться в список элементов открытой библиотеки и таким же образом выбрать все необходимые элементы;
завершить (Exit List) работу с библиотекой элементов;
снова выбрать команду ENTR и на сей раз – из жёлтого меню – команду WIRE (тем самым подготовив ввод соединительных проводников);
выполнить мышью построение необходимых схемных соединений (синие крестики на выводах компонентов должны исчезнуть);
выбрать команду NAME и далее (из жёлтого меню) – команду NET;
выполнить ввод имён входных (например, A, B, C), выходных (например, F), а если необходимо, то и промежуточных цепей;
сохранить схему в файле, для чего воспользоваться командой FILE и далее (из жёлтого меню) — командой SAVE (появится запрос в нижней части экрана);
завершить работу с PCCAPS по командам SYS и далее — QUIT.
При первом сохранении из программы PCCAPS по командам FILE – SAVE следует в ответ на запрос “Enter file name:” ввести имя файла вместе с именем своего каталога, то есть не просто F31.SCH, а именно VITYAF31.SCH. В дальнейшем, при редактировании и внесении изменений в схему, при сохранении достаточно будет нажимать Enter.После отработки SYS – QUIT мы вернёмся в стартовое меню PCCAPS, откуда и начали работу. Файл со схемой создан и записан, теперь можно выбрать Exit PC-CAPS.Как только мы сделаем это, управление вернётся в файл F31.BAT, будут выполнены все промежуточные этапы, будет загружен F31.CMD и отработан логическим эмулятором PCLOGS. На экране появится долгожданный результат всей работы – временная диаграмма сигналов. В противном случае, как уже отмечалось выше, придётся искать ошибку в схеме, командных файлах или даже настройках операционной системы.
Для начала работы над новой схемой создавать новые каталоги не следует. Каждая схема (проект) будет представлена в вашем одном-единственном рабочем каталоге пятью файлами с одним именем, но пятью разными расширениями (например, F31.BAT, F31.CMD, F31.SCH, F31.NLT, F31.NET), так что перекрытия проектов не произойдёт. Для следующего проекта вы выберете другое имя, которое будет дано следующим пяти файлам. Создав BAT- и CMD-файлы один раз для первого проекта, вы будете копировать их (с переименованием) для очередных проектов, а затем редактировать их содержимое.
Сделаем ещё одно важное замечание. В библиотеке TTL.SLB существует несколько элементов и узлов цифровых схем, для корректной работы с которыми в рабочем каталоге пользователя необходимо наличие копий вспомогательных файлов с расширением MDL. Изначально эти файлы находятся в каталоге D:PCAD. Так, если в состав схемы будет включён дешифратор 555ИД4, то в ваш рабочий каталог (VITYA, например) придётся скопировать файл 555id4.MDL, а если будет применён элемент «Исключающее ИЛИ» 555ЛП5, то придётся скопировать файл 155lp5.MDL (именно 155!). Без этих файлов программа PRESIM даже не сможет построить выходной NET-файл. Следует всегда внимательно следить за возможными сообщениями об ошибках после отработки команды PAUSE, перед запуском PCLOGS в BAT-файле.
Напоминаем, что копирование в оболочке FAR осуществляется с одной панели на другую нажатием F5. Будьте внимательны, не уничтожьте файлы MDL в их первоначальном каталоге.
Сведения об использовании команды GEN
Выше мы уже использовали конструкцию вида GEN [0 0] B (S0/2 S1/2). Возможности команды GEN не исчерпываются этим – с её помощью можно задать весьма сложную конфигурацию входного сигнала, а если нужно, то и его постоянный уровень. Параметры S0 и S1 могут встречаться в тексте команды один или более раз, причём в любых сочетаниях и в любом порядке.
Число, заданное в параметрах S0 и S1 через косую черту, означает длительность (продолжительность) периода логического нуля (S0) и единицы (S1), измеряемую в так называемых машинных циклах, или просто циклах. Продолжительность самого цикла задаётся командой CYCLE. Полезно запомнить (в примерах нижеследующих разделов это будет использовано), что при значении CYCLE 5 вся диаграмма на экране (рабочая ширина экрана) составит ровно 50 циклов (следовательно, можно будет применить команду SIM 50), а при значении CYCLE 10 – соответственно вдвое меньше, то есть команда SIM 25 заполнит диаграммой весь экран.
Пусть на какой-либо вход X надо подать постоянный логический ноль на протяжении всего процесса моделирования. Сделаем это путём указания в единственном параметре S0 значения, заведомо большего того, что задано в команде SIM:GEN [0 0] X (S0/100)Если понадобится постоянная логическая единица, то, очевидно:GEN [0 0] X (S1/100)Пусть на вход Y надо подать короткий, длительностью всего в один цикл, сигнал нуля, а затем – всё остальное время – сигнал единицы, как это делается с инверсными входами начального сброса (начальной установки) цифрового узла:GEN [0 0] Y (S0/1 S1/100) Пусть на вход Z надо подать такую комбинацию: ноль на протяжении первых 10 циклов, далее единица в два цикла, далее ноль в три цикла, затем единица в один цикл и далее – постоянный ноль:GEN [0 0] Z (S0/10 S1/2 S0/3 S1/1 S0/100)
Тема 4. Минимизация (упрощение) логических функций
Представление логической функции в виде СДНФ, рассмотренное выше, не единственно возможное и, как правило, не самое короткое. Чаще всего подобную формулу удаётся упростить или, как принято говорить в алгебре логики, минимизировать. Этот процесс аналогичен упрощению обычных алгебраических выражений. Безусловно, всем студентам физического факультета памятны задачи из школьного курса алгебры под общим названием «Упростить выражение», например:
Мы применили здесь известное тождество квадрата суммы и приведение слагаемых с разными знаками. Что же может предложить нам алгебра логики? Наиболее очевидный способ состоит также в последовательном применении к исходному логическому выражению (СДНФ) различных логических тождеств. Этих тождеств существует довольно много, часть из них аналогична законам обычной (классической) алгебры, другие же весьма специфичны. Автор данного пособия не планирует превращать последнее в учебник математической логики, поэтому ниже будут приведены лишь самые основные тождества, без которых, что называется, нельзя жить. Остальные тождества можно найти в более подробной учебной литературе.
Процесс минимизации состоит в том, что к исходной СДНФ применяются эти и другие подобные тождества до тех пор, пока это возможно. Возьмём, например, ранее рассмотренную функцию (Тема 2) и преобразуем её:
В результате получилась более короткая формула, чем исходная СДНФ, соответственно и логическая схема будет проще. Попробуйте построить её самостоятельно.
Кроме непосредственного применения логических тождеств, существуют и другие методы минимизации. В частности, довольно широко используется наглядное геометрическое представление функции трёх переменных в виде объёмной фигуры – куба. Предполагается, что куб построен с началом системы координат, расположенном в одной из вершин куба. Сами оси координат, на которых отмечены только значения 0 и 1, представляют ни что иное как значения исходных переменных-аргументов A, B, C:
Функция принимает восемь значений – у куба как раз восемь вершин. Каждая вершина изображается либо закрашенным (тёмным) кружком, если соответствующее значение функции равно 1, либо никак не отмечается, если значение равно 0. Соседние вершины, образующие одно ребро, можно склеить, представив это ребро в формуле двучленной конъюнкцией, что равнозначно применению формулы
¬ABC V ABC = BC · (¬A V A) = ВС.Ещё лучше, если найдутся вершины, образующие целую грань – тогда можно склеить все четыре вершины, представив эту грань в итоговой формуле как одну-единственную переменную (либо её инверсию). Лишь вершины, не имеющие соседей, придётся оставить в таком виде, как они и были – в виде трёхчленных конъюнкций.
Существует и модификация этого представления для случая функции четырёх переменных – четырёхмерный гиперкуб, который в данном случае наглядно изображают в виде двух кубов, один из которых «вложен» в другой (находится внутри другого). У такой фигуры 16 вершин, отвечающих 16 значениям функции. Работа с такой фигурой выглядит уже довольно громоздко.
Дальнейшее развитие геометрического представления привело к появлению очень удобного метода диаграмм Вейча, или метода карт Карно, основанного на зрительном анализе развёрток многомерных кубов на плоскости, Карта Карно – это плоская таблица из восьми клеток для функции трёх переменных и из шестнадцати клеток – для функции четырёх переменных. Значения нулей и единиц над столбцами и слева от строк здесь располагаются так, чтобы при переходе от строки к строке и от столбца к столбцу всегда изменялось значение только одного разряда:
В такую таблицу сначала переносят все значения функции из таблицы истинности (все нули и единицы из столбца F), а затем приступают к построению контуров (обводов) единиц, Единицы, стоящие рядом в количестве 2, 4, или 8 и образующие один вертикальный, один горизонтальный отрезок (прямоугольник) либо квадрат, обводят общим контуром. Одна и та же единица может входить в несколько контуров:
Для каждого такого контура выписывают конъюнкцию переменных-аргументов по принципу: переменная, значение которой изменяется (с 0 на 1 или наоборот) внутри контура, НЕ ВХОДИТ в конъюнкцию (слагаемое будущей ДНФ). Сколько было контуров – столько получится и слагаемых (с учётом ни с чем не объединённых единиц). Останется только соединить эти слагаемые знаками «ИЛИ».

Тема 3. Методика работы в системе PCADПрограммная система PCAD располагается на компьютерах учебного кабинета (лаборатория № 323) в каталоге D:PCAD. Здесь находится только та её часть, которая необходима для моделирования работы логических схем (возможности полного пакета PCAD не исчерпываются этим).

В ходе лабораторных занятий используются четыре программы, а именно: PCCAPS.EXE – редактор логических схем, PCNODES.EXE и PRESIM.EXE – вспомогательные программы для подготовки файла со схемой к моделированию, а также PCLOGS.EXE – логический эмулятор, осуществляющий собственно моделирование и построение временной диаграммы входных и выходных сигналов. Все эти программы, строго говоря, не рассчитаны на работу под управлением MS Windows (в отличие, например, от пакета Electronic Workbench) и не могут использовать её стандартный графический интерфейс – они создавались во времена предшествующей операционной системы MS-DOS. Поэтому не следует сразу же щёлкать мышью по изображению папки PCAD на диске D:. Более удобно воспользоваться файловой оболочкой FAR Manager (или просто FAR), являющейся усовершенствованным аналогом некогда популярной MS-DOS-оболочки Norton Commander, тем более что в процессе нашей работы неоднократно придётся создавать и редактировать текстовые файлы. Оболочка FAR, сама рассчитанная на работу под MS Windows, имеет в своём составе удобный текстовый редактор, средства просмотра файлов и каталогов.

Зачем же нужен текстовый редактор, если мы собираемся работать с графическими изображениями электронных логических схем? Дело в том, что, во-первых, запускать последовательно одну за другой все четыре упомянутых выше программы вручную (а это придётся делать всякий раз при любом внесении изменений в схему!) очень утомительно – удобнее делать это из специального командного файла, который надо сначала создать. Во-вторых, программа PCLOGS сама управляется при помощи текстовых команд, записанных в отдельный файл, который также придётся создать и, возможно, неоднократно редактировать. Пример такого файла был приведён выше.Итак, мы начнём работу с того, что запустим оболочку FAR. Соответствующий значок должен находиться на Рабочем Столе MS Windows (если это не так, обратитесь к преподавателю или лаборанту). Вы увидите две панели с изображениями файлов и каталогов. Нажмите CTRL-F1, если хотите работать на левой панели (или CTRL-F2, если на правой) и, пользуясь клавишами со стрелками и клавишей Enter, войдите в каталог PCAD. Внимательно просмотрите его содержимое, обратите внимание на многочисленные файлы с описаниями логических элементов, найдите все четыре рассмотренных выше EXE-программы. Наконец, убедитесь в том, что в этом же каталоге присутствует библиотечный файл компонентов TTL.SLB – без него не удастся построить ни одной схемы.Для своих будущих учебных проектов автор данного пособия рекомендует создать свой собственный рабочий каталог внутри каталога D:PCAD. При таком его размещении будет несложно организовать запуск нужных программ из командных файлов. По завершении цикла лабораторных занятий этот каталог следует удалить.Для тех, кто никогда не сталкивался с работой в оболочке FAR, приведём список минимально необходимых команд:

  • F3 – просмотр файла, на имени которого расположен курсор (CursorBar);
  • F4 – редактирование (текстового) файла, на котором расположен курсор;
  • Shift-F4 – создание нового текстового (в том числе и командного!) файла;
  • F7 – создание нового каталога;
  • F8 – удаление файла или целого каталога, указанного курсором (ОСТОРОЖНО!!!);
  • нажатие Enter на имени COM-, EXE- или BAT-файла – запуск на выполнение.

Во время работы со встроенным текстовым редактором оболочки FAR используются команды, в общем знакомые по другим редакторам, в частности, Shift+стрелки – для выделения фрагментов текста, CTRL-C – для копирования фрагмента во внутренний буфер, CTRL-V – для вставки содержимого буфера в текст. Для удаления выделенного блока следует нажать CTRL-D. Для сохранения набранного текста нажмите F2, для выхода из встроенного редактора – F10. Эта же функциональная клавиша используется и для завершения работы с оболочкой FAR.

Имя рабочего каталога, как и имена всех создаваемых файлов, должно удовлетворять стандартам MS-DOS. Это значит, что длина имени не превышает 8 (восемь!) символов и состоит только из ЛАТИНСКИХ букв (безразлично, заглавных или строчных), а также цифр. Пробелы внутри имени не допускаются. Имя каталога или файла ZHENYA будет правильным, а имена «Zhenya Fedorov» или «Женя Фёдоров» — нет (не будут корректно обрабатываться PCAD-программами). Нажав F7, создадим свой каталог и перейдём в него. Пусть это будет каталог VITYA.

Теперь надо выбрать имя будущего проекта, оно же – имя файла со схемой. Для схемы, рассмотренной выше, можно выбрать, допустим, имя F31 – функция с тремя входами и одним выходом.

Проверим наличие в каталоге D:PCAD файла pccaps.bat, содержащий строчки path с параметрами и строку pccaps.exe %1. В имеющейся конфигурации он должен быть на всех компьютерах учебного кабинета. Вернёмся в каталог VITYA, нажмём Shift-F4 и наберём такой текст:

cd ..call pccaps.bat vityaf31.schcd vityapause..pcnodes f31.sch f31.nlt..presim f31.nlt f31.netpause..pclogs f31.cmdНажав F2, сохраним этот текст в файле F31.BAT. Это командный файл, из которого последовательно запускаются все необходимые программы и заданы все имена файлов с необходимыми расширениями. Программа PCCAPS редактирует файлы со схемами, сохраняя их с расширением SCH, программа PCNODES строит на основе SCH-файла новый файл с расширением NLT, далее программа PRESIM строит на основе NLT-файла ещё один – NET-файл. Ссылка на этот последний находится в файле с расширением CMD, который будет создан на следующем этапе работы. Сам CMD-файл, как видно из текста, подаётся на обработку программе PCLOGS.В файле присутствуют две команды PAUSE. Первая из них является чисто отладочной – после успешного запуска файла её можно будет удалить. Вторую рекомендуется оставить, чтобы можно было узнать (по сообщениям на экране), что все промежуточные файлы были успешно созданы и сохранены.Вновь нажмём Shift-F4, и, находясь в каталоге VITYA, создадим второй командный файл – на сей раз именно для управления программой PCLOGS. Это файл F31.CMD, текст которого был приведён выше – для более удобного соотнесения со схемой, находящейся на той же странице. Теперь наша задача – более подробно обсудить именно команды, поэтому повторим его текст ещё раз:LOAD F31.NETCYCLE 10GEN [0 0] A (S0/4 S1/4)GEN [0 0] B (S0/2 S1/2)GEN [0 0] C (S0/1 S1/1)

^

DISPLAY 1SIM 25В этом файле:

  • задана загрузка в логический эмулятор файла с необходимой схемой (LOAD),
  • установлена длительность машинного цикла (CYCLE),
  • генерируются (GEN) сигналы, действующие на входные линии схемы (причём с определёнными параметрами – указана продолжительность периода логического нуля – s0 и логической единицы – s1),
  • указано, какие именно сигналы следует вывести на диаграмму (PROBE),
  • установлен стандартный режим дисплея (DISPLAY 1),
  • задана команда моделирования (SIM) с указанием продолжительности процесса.

Использовать заглавные или строчные буквы в этих командах – не имеет значения. Параметры в квадратных скобках [0 0] в командах GEN в данном практикуме не используются, и на них можно не обращать внимания (то есть всегда оставлять именно такими). Отметим, что никакие разделительные знаки, кроме пробелов, в данном файле не используются.

Теперь в каталоге VITYA размещены два командных файла – F31.BAT и F31.CMD. Нажав Enter на первом из них, запустим его на выполнение. Если всё сделано правильно, должна запуститься программа PCCAPS – мы увидим её заставку, а затем стартовое меню из трёх пунктов:

^

Edit database

Exit PC-CAPS

При первом запуске имеет смысл выбрать пункт «Configure PC-CAPS» и проверить там строку «Library Filename», значение которой следует задать как *.SLB или даже ещё более конкретно — TTL.SLB, ведь другие библиотеки здесь не используются. Можно и строку «Directory path» задать в виде D:PCADVITYA (для нашего примера) — тем самым вы упростите файл F31.BAT, но усложните жизнь тем пользователям, которые будут работать после вас. Лучше оставить всё как есть.Далее следует сохранить конфигурацию и, вернувшись в стартовое меню, выбрать пункт «Edit database». Здесь под «базой данных» понимается именно схема проектируемого цифрового устройства.Процесс построения схемы описан в отдельном методическом пособии, имеющемся в компьютерном кабинете. Здесь же мы только перечислим необходимые действия (для начала работы даже этих кратких сведений может оказаться достаточно):

  • убедиться, что меню отображается зелёным цветом (если отображается красным, то выбрать в меню команду DETL);
  • для того чтобы отображались точки в местах соединений будущих проводов, выбрать команду VLYR и затем включить слой с именем SDOT в положение ON;
  • вернувшись в экран редактора, выбрать команду ENTR и далее (из жёлтого меню) – команду COMP;
  • нажать клавишу F1 (здесь это НЕ вызов помощи!) для показа списка доступных библиотек;
  • выбрать TTL.SLB;
  • найти в нижней части экрана команды Page Up и Page Down, а также Exit List; просматривая список, найти нужный элемент (например, 555LN1);
  • выбрав элемент щелчком (левой кнопки — ЛК) мыши, переместить его в поле чертежа, затем зафиксировать в нужном месте опять же щелчком ЛК (удерживать кнопку во время перемещения мыши не следует);
  • нажатием на этот раз ПК мыши (или клавиши ESC) вновь вернуться в список элементов открытой библиотеки и таким же образом выбрать все необходимые элементы;
  • завершить (Exit List) работу с библиотекой элементов;
  • снова выбрать команду ENTR и на сей раз – из жёлтого меню – команду WIRE (тем самым подготовив ввод соединительных проводников);
  • выполнить мышью построение необходимых схемных соединений (синие крестики на выводах компонентов должны исчезнуть);
  • выбрать команду NAME и далее (из жёлтого меню) – команду NET;
  • выполнить ввод имён входных (например, A, B, C), выходных (например, F), а если необходимо, то и промежуточных цепей;
  • сохранить схему в файле, для чего воспользоваться командой FILE и далее (из жёлтого меню) — командой SAVE (появится запрос в нижней части экрана);
  • завершить работу с PCCAPS по командам SYS и далее — QUIT.

При первом сохранении из программы PCCAPS по командам FILE – SAVE следует в ответ на запрос “Enter file name:” ввести имя файла вместе с именем своего каталога, то есть не просто F31.SCH, а именно VITYAF31.SCH. В дальнейшем, при редактировании и внесении изменений в схему, при сохранении достаточно будет нажимать Enter.После отработки SYS – QUIT мы вернёмся в стартовое меню PCCAPS, откуда и начали работу. Файл со схемой создан и записан, теперь можно выбрать Exit PC-CAPS.Как только мы сделаем это, управление вернётся в файл F31.BAT, будут выполнены все промежуточные этапы, будет загружен F31.CMD и отработан логическим эмулятором PCLOGS. На экране появится долгожданный результат всей работы – временная диаграмма сигналов. В противном случае, как уже отмечалось выше, придётся искать ошибку в схеме, командных файлах или даже настройках операционной системы.

Для начала работы над новой схемой создавать новые каталоги не следует. Каждая схема (проект) будет представлена в вашем одном-единственном рабочем каталоге пятью файлами с одним именем, но пятью разными расширениями (например, F31.BAT, F31.CMD, F31.SCH, F31.NLT, F31.NET), так что перекрытия проектов не произойдёт. Для следующего проекта вы выберете другое имя, которое будет дано следующим пяти файлам. Создав BAT- и CMD-файлы один раз для первого проекта, вы будете копировать их (с переименованием) для очередных проектов, а затем редактировать их содержимое.

Сделаем ещё одно важное замечание. В библиотеке TTL.SLB существует несколько элементов и узлов цифровых схем, для корректной работы с которыми в рабочем каталоге пользователя необходимо наличие копий вспомогательных файлов с расширением MDL. Изначально эти файлы находятся в каталоге D:PCAD. Так, если в состав схемы будет включён дешифратор 555ИД4, то в ваш рабочий каталог (VITYA, например) придётся скопировать файл 555id4.MDL, а если будет применён элемент «Исключающее ИЛИ» 555ЛП5, то придётся скопировать файл 155lp5.MDL (именно 155!). Без этих файлов программа PRESIM даже не сможет построить выходной NET-файл. Следует всегда внимательно следить за возможными сообщениями об ошибках после отработки команды PAUSE, перед запуском PCLOGS в BAT-файле.

Напоминаем, что копирование в оболочке FAR осуществляется с одной панели на другую нажатием F5. Будьте внимательны, не уничтожьте файлы MDL в их первоначальном каталоге.

Сведения об использовании команды GEN

Выше мы уже использовали конструкцию вида GEN [0 0] B (S0/2 S1/2). Возможности команды GEN не исчерпываются этим – с её помощью можно задать весьма сложную конфигурацию входного сигнала, а если нужно, то и его постоянный уровень. Параметры S0 и S1 могут встречаться в тексте команды один или более раз, причём в любых сочетаниях и в любом порядке.

Число, заданное в параметрах S0 и S1 через косую черту, означает длительность (продолжительность) периода логического нуля (S0) и единицы (S1), измеряемую в так называемых машинных циклах, или просто циклах. Продолжительность самого цикла задаётся командой CYCLE. Полезно запомнить (в примерах нижеследующих разделов это будет использовано), что при значении CYCLE 5 вся диаграмма на экране (рабочая ширина экрана) составит ровно 50 циклов (следовательно, можно будет применить команду SIM 50), а при значении CYCLE 10 – соответственно вдвое меньше, то есть команда SIM 25 заполнит диаграммой весь экран.

Пусть на какой-либо вход X надо подать постоянный логический ноль на протяжении всего процесса моделирования. Сделаем это путём указания в единственном параметре S0 значения, заведомо большего того, что задано в команде SIM:GEN [0 0] X (S0/100)Если понадобится постоянная логическая единица, то, очевидно:GEN [0 0] X (S1/100)Пусть на вход Y надо подать короткий, длительностью всего в один цикл, сигнал нуля, а затем – всё остальное время – сигнал единицы, как это делается с инверсными входами начального сброса (начальной установки) цифрового узла:GEN [0 0] Y (S0/1 S1/100) Пусть на вход Z надо подать такую комбинацию: ноль на протяжении первых 10 циклов, далее единица в два цикла, далее ноль в три цикла, затем единица в один цикл и далее – постоянный ноль:GEN [0 0] Z (S0/10 S1/2 S0/3 S1/1 S0/100)

Тема 4. Минимизация (упрощение) логических функций

Представление логической функции в виде СДНФ, рассмотренное выше, не единственно возможное и, как правило, не самое короткое. Чаще всего подобную формулу удаётся упростить или, как принято говорить в алгебре логики, минимизировать. Этот процесс аналогичен упрощению обычных алгебраических выражений. Безусловно, всем студентам физического факультета памятны задачи из школьного курса алгебры под общим названием «Упростить выражение», например:
Мы применили здесь известное тождество квадрата суммы и приведение слагаемых с разными знаками. Что же может предложить нам алгебра логики? Наиболее очевидный способ состоит также в последовательном применении к исходному логическому выражению (СДНФ) различных логических тождеств. Этих тождеств существует довольно много, часть из них аналогична законам обычной (классической) алгебры, другие же весьма специфичны. Автор данного пособия не планирует превращать последнее в учебник математической логики, поэтому ниже будут приведены лишь самые основные тождества, без которых, что называется, нельзя жить. Остальные тождества можно найти в более подробной учебной литературе.

Процесс минимизации состоит в том, что к исходной СДНФ применяются эти и другие подобные тождества до тех пор, пока это возможно. Возьмём, например, ранее рассмотренную функцию (Тема 2) и преобразуем её:

В результате получилась более короткая формула, чем исходная СДНФ, соответственно и логическая схема будет проще. Попробуйте построить её самостоятельно.

Кроме непосредственного применения логических тождеств, существуют и другие методы минимизации. В частности, довольно широко используется наглядное геометрическое представление функции трёх переменных в виде объёмной фигуры – куба. Предполагается, что куб построен с началом системы координат, расположенном в одной из вершин куба. Сами оси координат, на которых отмечены только значения 0 и 1, представляют ни что иное как значения исходных переменных-аргументов A, B, C:

Функция принимает восемь значений – у куба как раз восемь вершин. Каждая вершина изображается либо закрашенным (тёмным) кружком, если соответствующее значение функции равно 1, либо никак не отмечается, если значение равно 0. Соседние вершины, образующие одно ребро, можно склеить, представив это ребро в формуле двучленной конъюнкцией, что равнозначно применению формулы

¬ABC V ABC = BC · (¬A V A) = ВС.Ещё лучше, если найдутся вершины, образующие целую грань – тогда можно склеить все четыре вершины, представив эту грань в итоговой формуле как одну-единственную переменную (либо её инверсию). Лишь вершины, не имеющие соседей, придётся оставить в таком виде, как они и были – в виде трёхчленных конъюнкций.

Существует и модификация этого представления для случая функции четырёх переменных – четырёхмерный гиперкуб, который в данном случае наглядно изображают в виде двух кубов, один из которых «вложен» в другой (находится внутри другого). У такой фигуры 16 вершин, отвечающих 16 значениям функции. Работа с такой фигурой выглядит уже довольно громоздко.

Дальнейшее развитие геометрического представления привело к появлению очень удобного метода диаграмм Вейча, или метода карт Карно, основанного на зрительном анализе развёрток многомерных кубов на плоскости, Карта Карно – это плоская таблица из восьми клеток для функции трёх переменных и из шестнадцати клеток – для функции четырёх переменных. Значения нулей и единиц над столбцами и слева от строк здесь располагаются так, чтобы при переходе от строки к строке и от столбца к столбцу всегда изменялось значение только одного разряда:

В такую таблицу сначала переносят все значения функции из таблицы истинности (все нули и единицы из столбца F), а затем приступают к построению контуров (обводов) единиц, Единицы, стоящие рядом в количестве 2, 4, или 8 и образующие один вертикальный, один горизонтальный отрезок (прямоугольник) либо квадрат, обводят общим контуром. Одна и та же единица может входить в несколько контуров:

Для каждого такого контура выписывают конъюнкцию переменных-аргументов по принципу: переменная, значение которой изменяется (с 0 на 1 или наоборот) внутри контура, НЕ ВХОДИТ в конъюнкцию (слагаемое будущей ДНФ). Сколько было контуров – столько получится и слагаемых (с учётом ни с чем не объединённых единиц). Останется только соединить эти слагаемые знаками «ИЛИ».

edit database exit pc-caps,значения исходных переменных-аргументов a,удовлетворять стандартам ms-dos,местах соединений будущих проводов,выбрать пункт edit database,выбрать exit pc-caps,рабочем столе ms windows,сможет построить выходной net-файл,выполнить ввод имён входных,построение временной диаграммы входных

Комментариев нет

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Планы мероприятий
Игра викторина по ЭКОЛОГИИ-10 класс

  Цель игры «Викторина по экологии» : углубить экологические знания Весь класс разбит на четыре команды по 6 человек. Время обдумывания ответа -1 минута. Ведущий читает высказывания великих людей с паузами , там , где пропущены слова. Команды должны вставить эти слова «Оценивать … только по стоимости её материальных богатств- …

Задания
Хирургия и Реаниматология. Тесты. Методическое пособие

Тестовые задания. Хирургия и Реаниматология.   Профилактика хирургической инфекции. Инфекционная безопасность в работе фельдшера   Обезболивание   Кровотечение и гемостаз   Переливание крови и кровозаменителей, инфузионная терапия   Десмургия   Ведение больных в полеоперационном периоде   Синдром повреждения. Открытые повреждения мягких тканей. Механические повреждения костей, суставов и внутренних органов   …

Планы занятий
Профориентационный тест Л.А. Йовайши на определение склонности человека к тому или иному роду деятельности

ПРОФЕССИЯ – это вид трудовой деятельности человека, который требует определенного уровня знаний, специальных умений, подготовки человека и при этом служит источником дохода. Профессиональная принадлежность – одна из важнейших социальных ролей человека так как, выбирая профессию, человек выбирает себе не только работу, но и определенные нормы, жизненные ценности и образ жизни, …