ОБЗОР ЛОГИЧЕСКИХ БАЗИСОВ И МИКРОСХЕМ ПРИ ПОСТРОЕНИИ КОМБИНАЦИОННОГО УСТРОЙСТВА С УЧЁТОМ НАДЁЖНОСТИ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
РАССМОТРЕНЫ ОСНОВОПОЛАГАЮЩИЕ ЗАКОНЫ ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ АЛГЕБРЫ ЛОГИКИ, ВКЛЮЧАЯ ПРАВИЛА, ОТНОСЯЩИЕСЯ К ЭЛЕМЕНТАМ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ И НЕРАВНОЗНАЧНОСТИ. ПРЕДСТАВЛЕНЫ ЛОГИЧЕСКИЕ ВЕНТИЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА ПРАКТИКЕ. РЕАЛИЗОВАН ВЕСЬ НАБОР СТАНДАРТНЫХ СХЕМ, В ЧАСТНОСТИ, ЛОБОВОЙ ВАРИАНТ, МИНИМИЗИРОВАННЫЙ, В БАЗИСЕ «ИЛИ–НЕ», В БАЗИСЕ «И–НЕ» НА ОСНОВЕ ИСХОДНОЙ ЛОГИЧЕСКОЙ ЗАВИСИМОСТИ: ¬(¬(A¬B) × ¬(¬CD) + ¬(¬AB) × ¬(C¬D)) + ¬(¬(AB) × ¬(CD) + ¬(¬A¬B) × ¬(¬C¬D)) . СПРОЕКТИРОВАНО КОМБИНАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ МИКРОСХЕМ К176ЛЕ5. ОТМЕЧЕНО, ЧТО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПОСТАВЛЕННОЙ ФУНКЦИИ ТРЕБУЕТСЯ МИНИМУМ 3 МИКРОСХЕМЫ В БАЗИСЕ ПИРСА, ЧТО НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ОПТИМАЛЬНЫМ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ И МАССОГАБАРИТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ. ОСУЩЕСТВЛЁН ПЕРЕХОД ИЗ МИНИМИЗИРОВАННОГО ВАРИАНТА В БАЗИС «НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ» + «КОНЪЮНКЦИЯ», А ТАКЖЕ, БАЗИС «ЭКВИВАЛЕНЦИЯ» + «ФУНКЦИЯ ПИРСА». ПРЕДСТАВЛЕНЫ РЕЗУЛЬТАТЫ ПОИСКА СУЩЕСТВУЮЩИХ МИКРОСХЕМ, РЕАЛИЗУЮЩИХ ФУНКЦИИ «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», «И», «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ–НЕ» И «ИЛИ-НЕ». НАЙДЕНО 4 ГРУППЫ МИКРОСХЕМ, ТАКИХ КАК: МИКРОСХЕМЫ НА БАЗЕ ЛОГИКИ С ЭМИТТЕРНОЙ СВЯЗЬЮ (ECL), НА БАЗЕ ТРАНЗИСТОРНО-ТРАНЗИСТОРНОЙ ЛОГИКИ (TTL), НА БАЗЕ СЕРИИ КМОП-МИКРОСХЕМ: С НАПРЯЖЕНИЕМ ПИТАНИЯ 5-15 В, А ТАКЖЕ, С НАПРЯЖЕНИЕМ ПИТАНИЯ 3-5 В. ПРЕДСТАВЛЕНЫ СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ОПИСАНИЯ КАЖДОЙ ИЗ МИКРОСХЕМ MC10H1XX (СЕРИЯ 1 ГРУППЫ); К155XX, XX74XX (СЕРИИ 2 ГРУППЫ); К561XX, СD40XXXX (СЕРИИ 3 ГРУППЫ); SN74LVCXXX (СЕРИЯ 4 ГРУППЫ). ПРЕДСТАВЛЕНЫ ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ДЛЯ ДАННЫХ ГРУПП МИКРОСХЕМ В ОБОИХ БАЗИСАХ. ПРОИЗВЕДЕН СТОИМОСТНОЙ АНАЛИЗ ПРИМЕНЁННЫХ МИКРОСХЕМ. ПРЕДСТАВЛЕН ПОДСЧЁТ КОНЕЧНОЙ СТОИМОСТИ ИЗДЕЛИЙ. СДЕЛАН ВЫВОД О ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТОЙ ИЛИ ИНОЙ ГРУППЫ МИКРОСХЕМ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОСТАВЛЕННЫХ НАЧАЛЬНЫХ ТРЕБОВАНИЙ.

Ключевые слова:
Комбинационное устройство, Эквиваленция, Неравнозначность, MC10H1xx, К155xx, xx74xx, К561xx, СD40xxxx, SN74LVCxxx
Список литературы

1. Преснухин, Л.Н. Расчет элементов цифровых устройств / Л.Н. Преснухин, Н.В. Воробьев, А.А. Шишкевич. – М. : Высшая школа, 1991. - 526 с.

2. Соломатин, Н.М. Логические элементы ЭВМ / Н.М. Соломатин. – М. : Высшая школа, 1990. - 160 с.

3. Методы контроля надежности при разработке микросхем / К.В. Зольников, С.А. Евдокимова, Т.В. Скворцова, А.Е. Гриднев // Моделирование систем и процессов. – 2020. – Т. 13, № 1. – С. 39-45. – DOI: 10.12737/2219-0767-2020-13-1-39-45.

4. Reconfigurable Boolean logic in memristive crossbar: the principle and implementation / S.Y. Hu, Y. Li, L. Cheng [et al.] // IEEE Electron Device Letters. – 2018. – № 12. - Pp. 1-1. - DOI: 10.1109/LED.2018.2886364

5. Boolean and sequential logic in a one‐memristor‐one‐resistor (1M1R) structure for in‐memory computing / Y. Zhou, Y. Li, N. Duan // Advanced Electronic Materials. – 2018. – Vol. 4. – DOI: 10.1002/aelm.201800229.

6. Efficient implementation of boolean and full-adder functions with 1T1R RRAMs for beyond von neumann in-memory computing / Z.-R. Wang, Y. Li, Y.-T. Su [et al.] // IEEE Transactions on Electron Devices. – 2018. - PP. 1-8. – DOI: 10.1109/TED.2018.2866048.

7. Easily cascaded memristor-CMOS hybrid circuit for high-efficiency boolean logic implementation / Z. Dong, D. Qi, Y. He [et al.] // International Journal of Bifurcation and Chaos. – 2018. – Vol. 28. – P. 1850149. – DOI: 10.1142/S0218127418501493.

8. Змеев, А.А. Оценки взаимосвязи между значимостью команд для реализации НСД к гипервизору через виртуальную машину на основе методов нечеткой логики / А.А. Змеев // Моделирование систем и процессов. – 2020. – Т. 13, № 2. – С. 33-39. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-13-2-33-39.

9. Юрьев Н.Ю. Анализ эксперимента по созданию токопроводящих дорожек печатных плат / Н.Ю. Юрьев, В.В. Лавлинский, Н.С. Бокарева // Моделирование систем и процессов. – 2020. – Т. 13, № 2. – С. 77-84. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-13-2-77-84.

10. Carlet, C. Boolean functions for cryptography and error correcting codes / C. Carlet // Boolean models and methods in mathematics, computer science and engineering. – 2010. - Vol. 2. - 257 p.

11. Carlet, C. A larger class of cryptographic Boolean functions via a study of the Maiorana-McFarland construction / C. Carlet // Annual International Cryptology Conference. – 2002. – 549 p.

12. Особенности проектирования базовых элементов микросхем космического назначения / В.К. Зольников, Т.В. Скворцова, И.И. Струков [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2020. – Т. 13, № 3. – С. 66-70. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-13-3-66-70.

13. Зольников В.К. Моделирование работоспособности микросхем на различных иерархических уровнях описания в САПР / В.К. Зольников, А.Л. Савченко, А.Ю. Кулай // Моделирование систем и процессов. – 2019. – Т. 12, № 1. – С. 30-39. - DOI: 10.12737/article_5d639c80dafac1.08243981.

14. Cryptographic Boolean functions: one output, many design criteria / S. Picek, D. Jakobovic, J.F. Miller [et al.] // Applied Soft Computing. – 2016. – Vol. 40. – P. 635. - DOI: 10.1016/j.asoc.2015.10.066.

15. Анализ качества проектирования блоков ОЗУ в составе микропроцессорных систем с обеспечением минимальной сбоеустойчивости / В.К. Зольников, Ю.А. Чевычелов, В.В. Лавлинский [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2019. – Т. 12, № 4. – С. 47-55. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-13-3-66-70.

16. Гречаный С.В. Методы обеспечения стойкости к ТЗЧ для управляющей логики и статической памяти микропроцессора при проектировании / С.В. Гречаный, К.А. Чубур // Моделирование систем и процессов. – 2019. – Т. 12, № 4. – С. 17-24. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-12-4-17-24.

17. Построение интеллектуальных систем управления информационными процессами в условиях неопределенности / Ю.Ю. Громов, В.Е. Дидрих, И.В. Дидрих, А.Ю. Гречушкина // Моделирование систем и процессов. – 2018. – Т. 11, № 1. – С. 10-14. - DOI: 10.12737/article_5b574c7c299958.66418026.

18. Анализ проектирования блоков RISC-процессора с учетом сбоеустойчивости / В.К. Зольников, А.С. Ягодкин, В.И. Анциферова [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2019. – Т. 12, № 4. – С. 56-65. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-12-4-56-65.

19. Zhang, W.G. Improving the lower bound on the maximum nonlinearity of 1-resilient Boolean functions and designing functions satisfying all cryptographic criteria / W.G. Zhang, P. Enes // Information Sciences. – 2017. – Vol. 376. – C. 21. – DOI: 10.1016/j.ins.2016.10.001.

20. Создание базиса для микросхем сбора и обработки данных / В.А. Скляр, А.В. Ачкасов, К.В. Зольников [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2018. – Т. 11, № 2. – С. 66-71. - DOI: 10.12737/article_5b57795062f199.54387613.

21. Создание схемотехнического и конструктивно-технологического базиса микросхем специального назначения / В.К. Зольников, В.П. Крюков, А.Ю. Кулай [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2017. – Т. 10, № 1. – С. 27-29. - DOI: 10.12737/article_5926f7b182b2f7.65479593.

22. Tang, D. Highly nonlinear Boolean functions with optimal algebraic immunity and good behavior against fast algebraic attacks / D. Tang, C. Carlet, X.H. Tang // IEEE Transactions on Information Theory. – 2013. – Vol. 59. – Pp. 653-664. – DOI: 10.1109/TIT.2012.2217476.

23. Схемотехнический базис и проверка микросхем на работоспособность / В.К. Зольников, С.А. Евдокимова, А.В. Фомичев [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2018. – Т. 11, № 4. – С. 25-30. - DOI: 10.12737/article_5c79642c158bc0.44957273.

24. Условия эксплуатации нового поколения микросхем специального назначения / В.К. Зольников, В.П. Крюков, А.Ю. Кулай [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2017. – Т. 10, № 1. – С. 23-26. - DOI: 10.12737/article_5926f7b17e1be3.07188434.

25. Шагурин, И.И. Транзисторно-транзисторные логические схемы / И.И. Шагурин. - М.: 1974. - 158 с.

26. Юдина, Н.Ю. Анализ факторов, оказывающих влияние на надежность структурных элементов сложных вычислительных систем / Н.Ю. Юдина, А.Н. Ковалев // Моделирование систем и процессов. – 2017. – Т. 10, № 3. – С. 86-93. - DOI: 10.12737/article_5a2928416cdb36.94937249.

27. Проектирование интерфейсов сбоеустойчивых микросхем / В.К. Зольников, Н.В. Мозговой, С.В. Гречаный [и др.] // Моделирование систем и процессов. – 2020. – Т. 13, № 1. – С. 17-24. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-13-1-17-24.