Разработка лекционного занятия на тему «Минимизация логических элементов и ПЛИС архитектура»

Цели:

1. Рассказать, о принципах минимизации логических элементов
2. Рассказать, что такое карта Карно
3. Научить минимизировать логические элементы

Задачи:

Образовательная:

- Изучить принципы минимизации логических элементов;

- Освоить практическую методику минимизации логических элементов.

Развивающая: выработать в студентах способности самостоятельно синтезировать отдельные знания в умения комплексно решать задачи по формализации требований. Обеспечить, помочь и дать направление на самостоятельный создание и поиск иных новых способов и подходов формализации требований.

Воспитательная: вырабатывать у студентов способности быть настойчивым, методичным и систематизированным в решении задач по формализации требований. Психологически укреплять и готовить студентов к разным вызовам реальной профессиональной деятельности. Формировать в студентах эстетические и гуманистические ценности в профессиональной деятельности.

Основная литература:

1. Э. Таненбаум, Т. Остин – Архитектура компьютера. 6-е изд. – СПб.: Питера, 2013. – 816 с.: ил.
2. Хоровиц П., Хилл .У. Искусство схемотехники: В 3-х томах: Т. 2. Пер. с англ.-4-е изд., перераб. и доп.-М.: Мир, 1993. - 371 с.

Тип занятия: лекция (семинар)

Приемы и методы: словесный метод, наглядный метод, метод иллюстрации, видеометод.

Оборудование и наглядность: компьютер, проектор.

Основные понятия темы: карты Карно, принципы минимизации.

Структура лекции (семинарского занятия):

1. Организационный момент (5 мин)
2. Краткий опрос (5 мин)

3. Показ видео, где демонстрируется один из способов минимизации логических элементов (карта Карно) (20 мин)

4. Изложение нового материала (15 мин).

5. Обобщение основной идеи лекции в кратких формулировках (5 мин).

Текст	Технология проведения
Карта Карно́— графический способ переключательных (булевых) функций, обеспечивающий относительную простоту работы с большими выражениями и устранение потенциальных гонок. Представляет собой операциипопарного неполного склеивания и элементарного поглощения. Карты Карно рассматриваются как перестроенная соответствующим образом таблица истинности функции. Карты Карно можно рассматривать как определенную плоскую развертку n-мерного булева куба. Карты Карно были изобретены в 1952 Эдвардом В.Вейчем и усовершенствованы в 1953 Морисом Карно, физиком из «BellLabs»,ибылипризваныпомочьупроститьцифровыеэлектронныесхемы. В карту Карно булевы переменные передаются из таблицы истинности и упорядочиваются с помощью кодаГрея, в котором каждое следующее число отличается от предыдущего только одним разрядом.	Чтение лекции с одновременной демонстрацией наглядного материала на слайдах. Задание вопросов аудитории для оценки текущего усваивания материала. Интерактивные ответы на вопросы аудитории.
Основным методом минимизации логических функций, представленных в виде СДНФ или СКНФ, является операция попарного неполного склеивания и элементарного поглощения. Операция попарного склеивания осуществляетсямеждудвумятермами(членами),содержащимиодинаковыепеременные,вхождениякоторых (прямые и инверсные) совпадают для всех переменных, кроме одной. В этом случае все переменные, кроме одной, можно вынести за скобки, а оставшиеся в скобках прямое и инверсное вхождение одной переменной подвергнуть склейке.	Чтение лекции с одновременной демонстрацией наглядного материала на слайдах. Задание вопросов аудитории для оценки текущего усваивания материала. Интерактивные ответы на вопросы аудитории.
Карта Карно может быть составлена для любого количества переменных, однако удобно работать при количестве переменных не более пяти. По сути Карта Карно — это таблица истинности составленная в 2-х мерномвиде.БлагодаряиспользованиюкодаГреявнейверхняястрокаявляетсясоседнейснижней,аправый столбецсоседнийслевым,т.о.всяКартаКарносворачиваетсявфигурутор(бублик).Напересечениистрокии столбца проставляется соответствующее значение из таблицы истинности. После того как Карта заполнена, можно приступать кминимизации.	Чтение лекции с одновременной демонстрацией наглядного материала на слайдах. Задание вопросов аудитории для оценки текущего усваивания материала. Интерактивные ответы на вопросы аудитории.
Сложность логической функции, а отсюда сложность и стоимость реализующей ее схемы (цепи), пропорциональны числу логических операций и числу вхождений переменных или их отрицаний. В принципе любая логическая функция может быть упрощена непосредственно с помощью аксиом и теорем логики, но, как правило, такие преобразования требуют громоздких выкладок. К тому же процесс упрощения булевых выражений не является алгоритмическим. Поэтому более целесообразно использовать специальные алгоритмические методы минимизации, позволяющие проводить упрощение функции более просто, быстро и безошибочно. К таким методам относятся, например, метод Квайна, метод карт Карно, метод испытания импликант, метод импликантных матриц, метод Квайна-Мак-Класки и др. Эти методы наиболее пригодны для обычной практики, особенно минимизация логической функции с использованием карт Карно. Метод карт Карно сохраняет наглядность при числе переменных не более шести. В тех случаях, когда число аргументов больше шести, обычно используют метод Квайна-Мак-Класки. В процессе минимизации той или иной логической функции, обычно учитывается, в каком базисе эффективнее будет реализовать ее минимальную форму при помощи электронных схем.	Чтение лекции с одновременной демонстрацией наглядного материала на слайдах. Задание вопросов аудитории для оценки текущего усваивания материала. Интерактивные ответы на вопросы аудитории.

Магистрант __________________________________ Батылов Санжар Габдулович

(подпись)

Приложение 2.2

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА РАЗРАБОТКИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ