مقدمة عن الدوائر المنطقيّة القابلة للبرمجة

2. ‫األنظمة‬ ‫بناء‬ ‫في‬ ‫للبرمجة‬ ‫القابلة‬ ‫ّة‬‫ي‬‫المنطق‬ ‫الدوائر‬ ‫ّة‬‫ي‬‫أهم‬ ‫عن‬ ‫مقدمة‬
‫الحديثة‬ ‫ّة‬‫ي‬‫الرقم‬
‫السنين‬ ‫عبر‬ ‫وتطورها‬ ‫للبرمجة‬ ‫القابلة‬ ‫الدوائر‬ ‫أنواع‬
‫نوع‬ ‫من‬ ‫الذاكرات‬ ‫استخدام‬PROM‫ّة‬‫ي‬‫المنطق‬ ‫النظم‬ ‫تصميم‬ ‫في‬
‫مثال‬:‫لمفترق‬ ‫مرور‬ ‫بإشارة‬ ‫التحكم‬‫طرق‬.
‫برمجية‬ ‫استخدام‬ ‫على‬ ‫التدرب‬ISPLEVER Classic‫في‬
‫قاعدة‬ ‫على‬ ‫ّة‬‫ي‬‫منطق‬ ‫نظم‬ ‫تصميم‬PAL, GAL, CPLD
‫بسيطة‬ ‫أمثلة‬ ‫على‬ ‫تطبيق‬

3. ‫ّة‬‫ي‬‫المنطق‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬ ‫أنواع‬
‫إلى‬ ‫المنطقية‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬ ‫تقسيم‬ ‫مكن‬ُ‫ي‬‫نوعين‬:
‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬‫التعاقبية‬
‫التوافقية‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬
‫يكون‬‫النظام‬‫توافقيا‬‫إذا‬‫ما‬‫ارتبطت‬‫مخارجه‬‫ا‬ّ‫ي‬‫حصر‬‫بمداخله‬‫االبتدائية‬
‫مهما‬‫كان‬‫الزمن‬‫أو‬‫تعاقب‬‫تركيبة‬‫المداخل‬.
‫قابل‬ُ‫ت‬‫تركيبة‬‫نة‬ّ‫ي‬‫مع‬‫من‬‫المداخل‬‫تركيبة‬
‫وحيدة‬‫بالنسبة‬‫للمخارج‬‫مهما‬‫كان‬‫الزمن‬.
‫آخر‬ ‫بمعنى‬
‫التوافقية‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬

4. ‫ّة‬‫ي‬‫المنطق‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬ ‫أنواع‬
‫نكتفي‬‫بالمداخل‬‫االبتدائية‬‫لتصميم‬‫وبناء‬‫النظام‬
‫التوافقي‬
‫مكن‬ُ‫ي‬‫نم‬‫ذ‬‫جة‬‫النظام‬‫التوافقي‬‫كالتالي‬:
‫توافقي‬‫نظام‬
x1
x2
xn
Y1=f1(x1, x2…xn)
Y2=f2(x1, x2…xn)
Yn=fm(x1, x2…xn)
‫نكتفي‬‫بالمداخل‬‫االبتدائية‬‫لتصميم‬‫وبناء‬‫النظام‬‫التوافقي‬

5. ‫ّة‬‫ي‬‫المنطق‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬ ‫أنواع‬
‫يكون‬‫النظام‬‫تعاقبيا‬‫إذا‬‫ما‬‫ارتبطت‬‫مخارجه‬‫بمداخله‬‫االبتدائية‬
‫وبحالته‬‫السابقة‬‫والتي‬‫ل‬ّ‫ث‬‫م‬ُ‫ت‬‫بمداخل‬‫ثانوية‬‫طلق‬ُ‫ي‬‫عليها‬
‫المتغيرات‬‫الداخلية‬.
‫الحاالت‬ ‫ذات‬ ‫باآلالت‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬ ‫هذه‬ ‫عرف‬ُ‫ت‬‫المحددة‬F.S.M
Finites States Machines
‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬‫التعاقبية‬

6. ‫ّة‬‫ي‬‫المنطق‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬ ‫أنواع‬
‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬‫التعاقبية‬
x1
x2
xn
Z1=f1(x1, x2…xn, q1, q2, …qj)
Zj=f1(x1, x2…xn, q1, q2, …qj)
‫نظام‬
‫توافقي‬ Y1=f1(x1, x2…xn, q1, q2, …qj)
Y2=f1(x1, x2…xn, q1, q2, …qj)
Ym=f1(x1, x2…xn, q1, q2, …qj)
t1
tj
zj
z1
x1
x2
xn
zj
z1
zj
z1
‫مكن‬ُ‫ي‬‫نم‬‫ذ‬‫جة‬‫النظام‬‫الت‬‫عاقبي‬‫كالتالي‬:

7. ‫ّة‬‫ي‬‫المنطق‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬ ‫أنواع‬
‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬‫التعاقبية‬
‫ُمكن‬‫ي‬‫تمثيل‬‫اآلالت‬‫التعاقبية‬‫بإحدى‬‫النموذجين‬:
‫نموذج‬‫ميالي‬Mealy Model
‫نموذج‬‫مور‬Moore Model
‫بالنسبة‬‫لهذا‬‫النموذج‬‫ترتبط‬‫المخارج‬Y‫بمتغيرات‬‫الحالة‬(‫اإلثارة‬)Z.‫ولن‬‫يكون‬
‫للمداخل‬‫تأثيرا‬‫ُباشرا‬‫م‬‫عليها‬.
‫بالنسبة‬‫لهذا‬‫النموذج‬‫ترتبط‬‫المخارج‬Y‫بالمداخل‬X‫و‬‫بمتغيرات‬‫الحالة‬(‫اإلثارة‬)Z.

8. ‫ّة‬‫ي‬‫المنطق‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬ ‫أنواع‬
‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬‫التعاقبية‬
‫ُمكن‬‫ي‬‫تمثيل‬‫اآلالت‬‫التعاقبية‬‫بإحدى‬‫النموذجين‬:
‫نموذج‬‫ميالي‬Mealy Model‫نموذج‬‫مور‬Moore Model
Zm
zP
f
g
Xn
ti
ZP
ZP
f
Xn
ti
g
zP
Ym

9. ‫الزمنية‬ ‫النظر‬ ‫وجهة‬ ‫من‬ ‫التعاقبية‬ ‫النظم‬ ‫ترتيب‬:
‫إلى‬ ‫ترتيبها‬ ‫مكن‬ُ‫ي‬‫عائلتين‬:
‫ّة‬‫ي‬‫المنطق‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬ ‫أنواع‬
‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬‫التعاقبية‬
‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬‫الالتزامنية‬:
‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬‫التزامنية‬:
‫االبتدائية‬ ‫المداخل‬ ‫ُستوى‬‫م‬ ‫على‬ ‫تغيير‬ ّ‫أي‬ ‫ظهور‬ ‫عند‬ ‫ّا‬‫ي‬‫لحظ‬ ‫فعلها‬ ‫ة‬ّ‫د‬‫ر‬,
(‫االستجابة‬ ‫زمن‬ ‫استثنينا‬ ‫ما‬ ‫إذا‬.)
‫ُؤقت‬‫م‬‫ال‬ ‫تسمى‬ ‫إشارة‬ ‫مع‬ ‫متزامنة‬ ‫فعلها‬ ‫ة‬ّ‫د‬‫ر‬.‫عند‬ ‫الرجع‬ ‫حلقات‬ ‫ّل‬‫ع‬‫ف‬ُ‫ت‬
‫الزمن‬ ‫في‬ ‫محدودة‬ ‫لحظات‬

10. ‫ّة‬‫ي‬‫المنطق‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬ ‫أنواع‬
‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬‫التعاقبية‬
‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬‫الالتزامنية‬:
‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬‫التزامنية‬:
‫توقيت‬
zP
Xn Ym
ZP
‫ذاكرة‬
‫منطقية‬ ‫شبكة‬
‫توافقية‬
YmXn
zP
ZP
‫منطقية‬ ‫شبكة‬
‫توافقية‬

11. ‫ّة‬‫ي‬‫المنطق‬ ‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬ ‫أنواع‬
‫ظم‬ُ‫ن‬‫ال‬‫التعاقبية‬‫التزامنية‬
‫ُؤقت‬‫م‬‫ال‬ ‫إشارة‬ ‫من‬ ‫الحافة‬ ‫على‬ ‫أو‬ ‫المستوى‬ ‫على‬ ‫يكون‬ ‫أن‬ ‫للتزامن‬ ‫ُمكن‬‫ي‬
‫النازلة‬ ‫الحافة‬

‫الصاعدة‬ ‫الحافة‬

‫العالي‬ ‫المستوى‬


‫المنخفض‬ ‫المستوى‬

12. ‫ّة‬‫ي‬‫المنطق‬ ‫للنظم‬ ‫المادي‬ ‫االنجاز‬
‫بإحدى‬ ‫االلكترونية‬ ‫الصبغة‬ ‫ذات‬ ‫ة‬ّ‫ي‬‫المنطق‬ ‫النظم‬ ‫نجز‬ُ‫ت‬‫التقنيتين‬:
‫التقنية‬‫ة‬ّ‫ي‬‫التقليد‬:
‫ركبة‬ُ‫م‬ ‫أو‬ ‫بسيطة‬ ‫وظائف‬ ‫ذات‬ ‫قياسية‬ ‫دوائر‬ ‫بتركيب‬ ‫النظام‬ ‫بنى‬ُ‫ي‬
‫ة‬ّ‫ي‬‫معدن‬ ‫بأسالك‬ ‫اللوحات‬ ‫بين‬ ‫التوصيل‬ ‫ويقع‬ ‫مطبوعة‬ ‫لوحات‬ ‫على‬.
‫التقنية‬‫المبرمجة‬:
‫قابلة‬ ‫أساسية‬ ‫نات‬ ّ‫كو‬ُ‫م‬ ‫قاعدة‬ ‫على‬ ‫النظام‬ ‫بنى‬ُ‫ي‬‫للبرمجة‬:
•‫عالجات‬ُ‫م‬‫صغرية‬‫متحكمات‬ ‫أو‬‫صغرية‬,
•‫قابلة‬ ‫حاكمات‬‫للبرمجة‬,
•‫قابلة‬ ‫دوائر‬‫للبرمجة‬,
•‫خاصة‬ ‫دوائر‬.

13. ‫التقليدية‬ ‫التقنية‬:‫القياسية‬ ‫املدجمة‬ ‫ائر‬‫و‬‫الد‬

14. ‫التقليدية‬ ‫التقنية‬:‫القياسية‬ ‫املدجمة‬ ‫ائر‬‫و‬‫الد‬

15. ‫المبرمجة‬ ‫التقنية‬
‫للبرمجة‬ ‫قابلة‬ ‫حاكمات‬PLC ‫دقيقة‬ ‫معالجات‬
‫للبرمجة‬ ‫قابلة‬ ‫دوائر‬
‫خاصة‬ ‫لتطبيقات‬ ‫دمجة‬ُ‫م‬ ‫دوائر‬
ASIC

16. ‫المبرمجة‬ ‫التقنية‬ ‫و‬ ‫التقليدية‬ ‫التقنية‬ ‫بين‬ ‫نة‬‫ر‬‫قا‬ُ‫م‬
‫التقليدية‬ ‫التقنية‬
‫ُتصلبة‬‫م‬:‫ال‬‫ُمكن‬‫ي‬‫التعديل‬‫أو‬
‫التطوير‬‫بسهولة‬
‫الحجم‬‫كبير‬‫بالنسبة‬‫للنظم‬‫المعقدة‬
‫استهالك‬‫كبير‬‫للطاقة‬
‫احتمالية‬‫كبيرة‬‫لألعطال‬‫مع‬‫صعوبة‬
‫اكتشافها‬
‫تكلفة‬‫عالية‬‫في‬‫التنفيذ‬‫والصيانة‬
‫المبرمجة‬ ‫التقنية‬
‫مرنة‬:‫ُمكن‬‫ي‬‫التعديل‬‫والتطوير‬
‫بسهولة‬
‫حجم‬‫ى‬ّ‫ت‬‫صغيرح‬‫مع‬‫ظم‬ُ‫ن‬‫ُركبة‬‫م‬
‫اقتصاد‬‫في‬‫استهالك‬‫الطاقة‬
‫ثوقية‬ ُ‫و‬‫كبيرة‬‫في‬‫التشغيل‬‫مع‬‫ُسر‬‫ي‬
‫في‬‫الصيانة‬‫واإلصالح‬
‫تكلفة‬‫منخفضة‬
‫إمكانية‬‫التحكم‬‫الالمركزي‬‫مع‬
‫الربط‬‫عن‬‫طريق‬‫شبكات‬‫االتصال‬
‫السلكية‬‫والالسلكية‬

17. ‫المبرمجة‬ ‫التقنية‬ ‫روع‬ُ‫ف‬
‫التعليمات‬ ‫برمجة‬ ‫على‬ ‫قائمة‬
‫يكون‬‫الكيان‬‫الصلب‬‫ثابتا‬ّ‫م‬‫ويت‬
‫التصميم‬‫باالعتماد‬‫على‬‫التعليمات‬
‫المعالجة‬‫من‬‫المتحكم‬‫الصغري‬
(‫الكيان‬‫البرمجي‬)
‫ّز‬‫ي‬‫تتم‬‫هذه‬‫التقنية‬‫بمرونة‬‫كبيرة‬‫و‬
‫تكلفة‬‫تصميم‬‫منخفضة‬.
‫ة‬ّ‫د‬‫ر‬‫فعلها‬‫بطيئة‬‫ّا‬‫ي‬‫نسب‬‫و‬‫غير‬
‫ُالئمة‬‫م‬‫للنظم‬‫التي‬‫تتطلب‬‫تشغيال‬
‫في‬‫الزمن‬‫الحقيقي‬Real Time
‫الصلب‬ ‫الجانب‬ ‫برمجة‬ ‫على‬ ‫قائمة‬
ّ‫م‬‫يت‬‫تصميم‬‫الكيان‬‫الصلب‬‫وفق‬
‫الشروط‬‫المطلوبة‬‫باالعتماد‬‫على‬
‫برمجيات‬‫تصميم‬‫خاصة‬.
‫تتطلب‬‫في‬‫بعض‬‫الحاالت‬‫امكانيات‬
‫مادية‬‫خاصة‬,‫ُمكن‬‫ي‬‫و‬‫أن‬‫تكون‬
‫ُكلفة‬‫م‬.
‫ّز‬‫ي‬‫تتم‬‫بسرعة‬‫االستجابة‬‫وهي‬
‫ُالئمة‬‫م‬‫للتطبيقات‬‫في‬‫الزمن‬‫الحقيقي‬

18. ‫المبرمجة‬ ‫التقنية‬:‫التطبيقات‬ ‫نوع‬ ‫حسب‬ ‫تبويب‬
‫العامة‬ ‫التطبيقات‬‫تستخدم‬:
‫الدقيقة‬ ‫المتحكمات‬
‫من‬ ‫المنطقية‬ ‫الدوائر‬‫النوع‬:
‫ذاكرات‬PROM
‫النوع‬ ‫من‬ ‫المصفوفات‬PAL,
GAL, CPLD
‫ّة‬‫ي‬‫الحقل‬ ‫المصفوفات‬FPGA
‫الخاصة‬ ‫التطبيقات‬‫تستخدم‬:
‫من‬ ‫الخاصة‬ ‫الدوائر‬‫نوع‬:
ASIC
ASSP
‫ُعالجات‬‫م‬‫االشارة‬DSP

19. ‫النواقل‬ ‫أشباه‬ ‫بتقنية‬ ‫ة‬ّ‫المنطقي‬ ‫الدوائر‬
‫المدمجة‬ ‫الدوائر‬ICs
‫الخاصة‬ ‫التطبيقات‬
‫القياسية‬ ‫الدوائر‬
‫العامة‬ ‫التطبيقات‬
ASICASSPDSP
TTL, CMOS, ECL
•‫المنطقية‬ ‫البوابات‬
•‫القالبات‬
•‫العدادات‬
•‫المسجالت‬
....‫الخ‬
‫الصلب‬ ‫برمجة‬
HW
‫التعليمات‬ ‫برمجة‬
SW
FPGAPLDMPUMCU

20. ‫للبرمجة‬ ‫القابلة‬ ‫الدوائر‬ ‫تطبيقات‬
‫طلق‬ُ‫ي‬‫و‬ ‫وعسكرية‬ ‫مدنية‬ ‫مختلفة‬ ‫مجاالت‬ ‫في‬ ‫للبرمجة‬ ‫القابلة‬ ‫الدوائر‬ ‫ستخدم‬ُ‫ت‬
‫عليها‬‫األنظمة‬‫نة‬ّ‫م‬‫ض‬ُ‫م‬‫ال‬‫أو‬‫دمجة‬ُ‫م‬‫ال‬Embedded Systems
‫المجاالت‬ ‫هذه‬ ‫من‬‫نذكرعلى‬‫ال‬ ‫المثال‬ ‫سبيل‬‫الحصر‬:
•‫الصناعية‬ ‫العصبية‬ ‫الشبكات‬Artificial neural network
(‫الصناعي‬ ‫الذكاء‬)
•‫ة‬ّ‫ي‬‫المنزل‬ ‫األجهزة‬
•‫األرضية‬ ‫المركبات‬,‫الفضائية‬ ‫و‬ ‫ة‬ّ‫ي‬‫الجو‬
•‫الربوت‬
•‫االتصاالت‬ ‫أجهزة‬
•...‫الخ‬..