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Engineering - Circuits & Systems | Steuerwerke - Entwurf von Schaltwerken mit Festwertspeichern

Steuerwerke

Entwurf von Schaltwerken mit Festwertspeichern

Grass, Werner

XVI, 240 S. 1 Abb.

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  • Über dieses Lehrbuch

Seit einigen Jahren kann man die erfreuliche Entwicklung beobachten, da~ auf dem Gebiet des Schaltwerksentwurfs das methodische Vorgehen zunehmend die menr oder weniger geniale Bastelei verdrangt. Zum einen ist das Wissen urn die Existenz derartiger Methoden durch entsprechende Veroffentlichungen weit verbreitet worden, zum anderen hat der tech­ nologische Fortschritt auf dem Gebiet der Gro~integration machtige Halbleiterbausteine hervorgebracht, die einer systematischen System­ strukturierung sehr forderlich sind. Hier ist insbesondere von Bedeu­ tung, da~ sich die Kapazitaten von Festwertspeichern mit wahlfreiem Zugriff in wenigen Jahren urn betrachtliche Faktoren erhoht haben, so da~ heute Schaltwerksstrukturen optimal sein konnen, die frtiher aus Aufwandsgrtinden indiskutabel waren. Der Autor arbeitet seit 1967 in einer Umgebung, wo sowohl die Schalt­ werkstheorie als auch die Systematisierung des praktischen Schaltwerks­ entwurfs intensiv betrieben werden, und der ich selbst frtiher angehor­ teo 1m Jahre 1975 wurde dort mit Beteiligung des Autors eine Projekt­ gruppe "Entwurfsautomatisierung" eingerichtet. Die Rechneruntersttitzung des Entwurfsprozesses, d.h. die Abwicklung von Strukturierungs- und Optimierungsalgorithmen auf dem Rechner, steht dabei im Zentrum der Arbeit dieser Gruppe, und solche Algorithmen stehen auch im Zentrum des Buches. Die neuesten Ergebnisse, die in diesem Buch dargestellt sind, wurden in der Projektgruppe auf ihre Einsatzfahigkeit in der Ent­ wurfspraxis tiberprtift.

Content Level » Research

Stichwörter » Direktzugriffsspeicher - Optimierung - Schaltwerk - Schaltwerke - Steuerung - Systeme - Verfahren

Verwandte Fachbereiche » Elektronik & Elektrotechnik - Rechnernetze - Schaltungen & Systeme

Inhaltsverzeichnis 

1. Einführung.- 1.1 Vorgehen beim Entwurf komplexer Schaltwerke.- 1.2 Die verschiedenen Techniken der Schaltwerksrealisierung.- 1.2.1 Mikroprozessoren.- 1.2.2 RAM-Schaltwerke.- 2. Standardbausteine für RAM-Schaltwerke.- 2.1. Halbleiterspeicher.- 2.2 Register, Zähler.- 2.3 Multiplexer.- 2.4 Dekodiernetz.- 3. Vorstellung verschiedener Strukturen von RAM-Schaltwerken.- 3.1 Grundstruktur von RAM-Schaltwerken.- 3.2 Maskierung von Eingangsvariablen.- 3.3 Relative Adressierung.- 3.4 Abspeichern aller Verzweigungsadressen in einer Speicherzeile.- 3.5 Serialisierung des Ausleseprozesses.- 3.6 Adreßbestimmung außerhalb des Speichers.- 3.6.1 Zählerbestimmung einer von mehreren möglichen Verzweigungsadressen.- 3.6.2 Zählerbestimmung einer Verzweigungsadresse bei Serialisierung des Ausleseprozesses.- 4. Darstellung von Aufgabestellungen.- 4.1 Beschreibung einer Magnettrommelsteuerung nach Wendt.- 4.2 Konstruktion der Ablauftabelle in Mealy-Form.- 4.3 Ablauftabelle in Moore-Form.- 4.3.1 Formale Mealy-Moore-Transformation.- 4.3.2 Zeitfragen bei der Mealy-Moore-Transformation.- Algorithmus 1: Transformation einer Mealy-Ablauftabelle in eine Moore-Ablauftabelle.- Beispiel zu Algorithmus 1: Trommelspeichersteuerung (Tabelle 4.1).- 5. Wichtige Optimierungsmethoden für den Schaltwerksentwurf.- 5.1 Ermittlung maximaler Verträglichkeitsklassen.- Algorithmus 2: Erzeugung maximaler Verträglichkeitsklassen.- Beispiel zu Algorithmus 2: Party-Problem.- 5.2 Ermittlung irredundanter Überdeckungen.- 5.2.1 Prinzipbeschreibung.- 5.2.2 Rechenvereinfachungen.- 5.2.2.1 Kernklassen.- 5.2.2.2 Spaltendominanz.- 5.2.2.3 Zeilendominanz.- Algorithmus 3: Ermittlung irredundanter Überdeckungen..- Beispiel zu Algorithmus 3: Party-Problem.- 6. Maskierung von Eingangsvariablen.- 6.1 Einflüsse auf den Speicherbedarf.- 6.2 Alternativen für die Steuerung der Multiplexerbausteine.- 6.3 Optimierung des Multiplexeraufwands.- 6.3.1 Formulierung als Verträglichkeitsproblem.- 6.3.2 Festlegung der Optimierungsfunktion.- 6.3.3 Verfahren zum Auffinden einer näherungsweisen optimalen Zerlegung.- 6.4 Ermittlung der Speicherbelegung.- 6.5 Wahlweise Beschaltung von Adreßvariablen mit Zustands- und Eingangsvariablen.- Algorithmus 4: Näherungsweise Optimierung des Multiplexeraufwandes für die Eingangsmaskierung.- Beispiel zu Algorithmus 4: Trommelspeichersteuerung..- 7. Darstellung der Ausgangsfunktionen.- 7.1 Zusammenfassung von Ausgangsfunktionen.- Algorithmus 5: Optimale Reduktion von Ausgangsvariablen..- Beispiel zu Algorithmus 5: Trommelspeichersteuerung.- 7.2 Umkodierung der gespeicherten Ausgabeinformation durch Dekodiernetze.- Algorithmus 6: Näherungsweise optimale Zusammenfassung von Ausgangsvariablen, die nie gleichzeitig den Wert 1 annehmen müssen.- Beispiel zu Algorithmus 6: Trommelspeichersteuerung.- 8. Serialisierung der Abfrage von Eingangsvariablen.- 8.1 Prinzip der Abfrageserialisierung.- 8.2 Einfluß der Serialisierung auf den Speicherbedarf.- 8.3 Bestimmung der notwendigen Serialisierungszustände.- 8.4 Taktungsfragen.- Algorithmus 7: Ermittlung der Serialisierungszustände für die Abfrageserialisierung.- Beispiel zu Algorithmus 7.- 9. Zustandskodierung bei Mealy-Schaltwerken.- 9.1 Abspeicherung von Zustandsänderungen (Relativadressierung).- 9.1.1 Additive Relativadressierung.- 9.1.2 Relativadressierung durch Abspeichern der zu ändernden Variablen.- 9.2 Überlappung von Wortbereichen.- 10. Der Zustandsteil von Moore-Schaltwerken.- 10.1 Erläuterung der Grundstruktur von Moore-Schaltwerken..- 10.2 Spaltenreduktion im Zustandsteil.- Algorithmus 8: Maskierung von Eingangsvariablen bei Moore-Schaltwerken.- Beispiel zu Algorithmus 8: Trommelspeichersteuerung.- 10.3 Gleiche Zustandsvariablen für alle Folgezustände eines Zustandes.- 10.3.1 Einfachzuweisung von Adressen zu Zuständen.- Algorithmus 9a: Bestimmung der Zustandsvariablen, die unabhängig von den Eingangsvariablen gemacht werden können (Einfachzuweisung).- Beispiel zu Algorithmus 9a: Modifizierte Trommelspeichersteuerung.- 10.3.2 Mehrfachzuweisung von Adressen zu Zuständen.- Algorithmus 9b: Bestimmung der Zustandsvariablen, die unabhängig von den Eingangsvariablen gemacht werden können (Mehrfachzuweisung).- Beispiel zu Algorithmus 9b: Trommelspeichersteuerung.- 11. Ermittlung einer von mehreren möglichen Folgeadressen durch einen Zähler.- 11.1 Prinzipbeschreibung.- 11.2 Aufsuchen von Zählketten.- Algorithmus 10: Zur Zählerbestimmung einer Folgeadresse.- Beispiel zu Algorithmus 10: Trommelspeichersteuerung.- 12. Serialisierung des Ausleseprozesses.- 12.1 Die unterschiedlichen Adressierungstechniken bei der Ausleseserialisierung.- 12.2 Ausleseserialisierung bei Moore-Schaltwerken.- 12.2.1 Grundstruktur.- 12.2.2 Transformation der Ablauftabelle in die Speicherbelegung für die Ausleseserialisierung.- 12.2.3 Reduktion des Adressenbedarfs ohne zusätzliche Erhöhung des Adressenbedarfs.- 12.2.4 Reduktion des Adressenbedarfs mit zusätzlicher Erhöhung der Verarbeitungsdauer.- 12.2.5 Ausnutzung der impliziten Serialisierung der Eingangsabfragen zur Verminderung des Multiplexerbedarfs.- Algorithmus 11: Serialisierung des Ausleseprozesses für Moore-Schaltwerke.- Beispiel zu Algorithmus 11: Trommelspeichersteuerung.- 13. Entwurfsstrategien.- 13.1 Eingliederung der vorgesehenen Entwurfsschritte in den gesamten Entwurfsprozeß.- 13.1.1 Einspareffekte bei Mealy-Schaltwerken.- 13.1.2 Einspareffekte bei Moore-Schaltwerken.- 13.2 Steuerwerkssysteme.

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