Реферат: Компютерна схемотехніка - Refy.ru - Сайт рефератов, докладов, сочинений, дипломных и курсовых работ

Компютерна схемотехніка

Рефераты по информатике » Компютерна схемотехніка

Міністерство освіти та науки України

Одеський національний політехнічний університет

Інститут комп’ютерних систем

Кафедра інформаційних систем


Курсова робота

з дисципліни

«Комп’ютерна схемотехніка»


Виконав

Бородавкін С. М.,

ст. гр. АН-011

Перевірив

доц. Ніколенко А.О.


Одеса – 2003

З А В Д А Н Н Я

на курсову роботу з дисципліни

“Комп’ютерна схемотехніка”


1.1 Синтезувати комбiнацiйну схему, що реалізує задану функцію 5-ти змінних.

За результатами синтезу побудувати функціональну схему в заданому базисі.

1.3 Спроектувати керуючий автомат Мура за заданою граф-схемою алгоритму. Побудувати принципову схему автомата на елементах малого ступеня інтеграції заданої серії. Визначити максимальну затримку переключення схеми та максимальну допустиму частоту переключення.

1.4 Спроектувати керуючий автомат Мілі за заданою граф-схемою алгоритму. Побудувати принципову схему автомата на основі програмованих логічних матриць (ПЛМ).

Завдання видав: доц. каф. інф. систем __________ А.О. Ніколенко

Завдання одержав: ст. гр. АН-011 ____________ С.М. Бородавкін


Анотація


Метою даної курсової роботи являється закріплення основних теоретичних і практичних положень дисципліни «Комп’ютерна схемотехніка» і одержання навички в проектуванні принципових схем цифрових пристроїв обчислювальної техніки. Знання, одержані під час вивчення цієї дисципліни, використовуються для аналізу та синтезу різноманітних цифрових пристроїв обчислювальної техніки та автоматики. На початку роботи виконується вибір варіанту за схемою розглянутою складачем роботи. По-перше синтезується комбінаційна схема і за результатами синтезу будується функціональна схема в базисі 2І-НІ. Потім проектується автомат Мура за блок-схемою і будується принципова схема автомату на елементах малого ступеня інтеграції серії КР1533. Проектується автомат Мілі за заданою граф-схемою алгоритму і будується схема на основі ПЛМ.


Зміст


1. Синтез комбінаційної схеми

1.1. Отримання вихідної БФ

1.2. Мінімізація БФ

1.3. Вибір базиса. Застосування факторного алгоритму

2. Синтез управляючого автомата Мура

2.1. Вибір вихідних даних для проектування

2.2. Розрахунок даних синтезу

3. Синтез управляючого автомата Мілі

3.1. Вихідні дані

3.2. Дані синтезу

4. Перелік використаної літератури

Додаток 1

Додаток 2

Додаток 3

Додаток 4


СИНТЕЗ КОМБІНАЦІЙНОЇ СХЕМИ


1.1. Отримання вихідної БФ


Вихідна БФ 5-ти змінних задається своїми значеннями, які визначаються 7-розрядними двійковими еквівалентами чисел, що вибираються з таблиці 1 [1] за значеннями числа (А), місяця (В) і порядкового номера (С) за списком групи. Значення функції на наборах:

0-6 – за значенням А;

7-13 – за значенням В;

14-20 – за значенням С;

21-27 – за значенням (А + В + С);

28-31 – невизначені значення.

A = 27 3710 = 1001012 X100101

B = 6 5910 = 1001012 X111011

C = 6 5910 = 1001012 X111011

ABC = 39 6210 = 1111102 X111110

Таким чином, таблиця істиності для вихідної функції F(X1, X2, X3, X4, X5) має вигляд:


Таблиця 1.1.1

Вихідна БФ для синтезу КС

X 1 X 2 X 3 X 4 X5 F
0 0 0 0 0 0 X
1 0 0 0 0 1 1
2 0 0 0 1 0 0
3 0 0 0 1 1 0
4 0 0 1 0 0 1
5 0 0 1 0 1 0
6 0 0 1 1 0 1
7 0 0 1 1 1 X
8 0 1 0 0 0 1
9 0 1 0 0 1 1
10 0 1 0 1 0 1
11 0 1 0 1 1 0
12 0 1 1 0 0 1
13 0 1 1 0 1 1
14 0 1 1 1 0 X
15 0 1 1 1 1 1
16 1 0 0 0 0 1
17 1 0 0 0 1 1
18 1 0 0 1 0 0
19 1 0 0 1 1 1
20 1 0 1 0 0 1
21 1 0 1 0 1 X
22 1 0 1 1 0 1
23 1 0 1 1 1 1
24 1 1 0 0 0 1
25 1 1 0 0 1 1
26 1 1 0 1 0 1
27 1 1 0 1 1 0
28 1 1 1 0 0 X
29 1 1 1 0 1 X
30 1 1 1 1 0 X
31 1 1 1 1 1 X

1.2. Мінімізація БФ


Виконаємо мінімізацію отриманої БФ по нулях і по одиницях для вибора мінімальної НФ.



000 001 011 010 110 111 101 100
00 X 1

1 X
1
01 1 1
1 X 1 1 1
11 1 1
1 X X X X
10 1 1 1
1 1 X 1

Рис. 1.2.1. Карта Карно для МДНФ


МДНФ = ++++++ (1.2.1)

Ціна за Квайном такої МДНФ Скв = 29.



000 001 011 010 110 111 101 100
00 X
0 0
X 0
01

0
X


11

0
X X X X
10


0

X

Рис. 1.2.2. Карта Карно для МКНФ


МКНФ=(X1+X2+X3+)(+X3++)(X2+X3++X5)(X2++

+X4+) (1.2.2)

Ціна за Квайном Скв=27.


1.3. Вибір базиса


Застосування факторного алгоритму. Виходячи з результатів, отриманих на попередньому кроці, для синтеза КС вибирається МКНФ. Синтез схеми буде виконаний у базисі 3АБО‑НІ. В результаті виконання факторного алгоритму вихідна МКНФ набуває вигляду:

(1.3.1)

КС, реалізуюча задану БФ, має вигляд:


Рис. 1.3.1. Синтезована КС


СИНТЕЗ УПРАВЛЯЮЧОГО АВТОМАТА МУРА


2.1. Вибір вихідних даних для проектування


Граф-схема алгоритму складається з трьох блоків E, F, G, і вершин BEGIN і END. Загальна структура граф-схеми показана на рис. 8 [1]. Типи блоків вибираються на основі чисел А, В, С (див. п.1.1).

Блоку E відповідає схема (A mod 5) = (27 mod 5) = 2;

блоку F відповідає схема (B mod 5) = (6 mod 5) = 1;

блоку G відповідає схема (C mod 5) = (6 mod 5) = 1.

Стани автомата будемо кодувати, починаючи з 00000 до 10010 так, що Код стану = Номер стану – 1.

Для синтезу автомата обираються D-тригери, синтез виконується на элементах 555-ї серії ТТЛ.

На підставі отриманих даних будуємо вихідну граф-схему алгоритма. Остання наведена у додатку 1.


2.2. Розрахунок даних синтезу


Табл. 2.2.1

Таблиця переходів автомата Мура

am Kam as Kas X D
a1(-) 00000 a2

00001


1 D5
a2(y2y4) 00001 a4 00011 1 D4 D5
a3(y3y6) 00010 a4 00011 X5 D4 D5


a6 00101

D3 D5


a7 00110

X6

D3 D4
a4(y7) 00011 a5 00100

D3


a6 00101 X1 D3 D5
a5(y1 y9) 00100 a8 00111 1 D3 D4 D5
a6(y8) 00101 a8 00111 X2 D3 D4 D5


a9 01000

D2
a7(y3) 00110 a9 01000 1 D2
a8(y1y8) 00111 a10 01001 X4 D2D5


a12 01011

D2D4 D5


a13 01100

X3

D2D3
a9(y5y9) 01000 a12 01011

X4

D2D4 D5


a13 01100 X4X3 D2D3


a13 01100

X1

D2D3


a3 00010

D4
a10(y4) 01001 a11 01010 1 D2D4
a11(y4y5) 01010 a14 01101 1 D2D3D5
a12(y3y10) 01011 a14 01101 1 D2D3D5
a13 (y6) 01100 a3 00010 1 D4
a14(y1 y8) 01101 a16 01111 X4 D2D3 D4D5


a18 10001

D1D5


a19 10010

X3

D1D4
a15(y5y9) 01110 a18 10001

X4

D1D5


a19 10010 X4X3 D1D4


a19 10010

X1

D1D4


a15 01110

D2D3 D4
a16(y4) 01111 a17 10000 1 D1
a17(y4y5) 10000 a1 00000 1 -
a18(y3y10) 10001 a1 00000 1 -
a19(y6) 10010 a15 01110 1 D2D3 D4

Функції виходів автомата:


Y1=a5 + a8+ a14

Y2=a2

Y3=a3 + a7+ a12+ a18

Y4=a2+ a10+ a11+ a16+ a17

Y5=a9 + a11+ a15+ a17

Y6=a3 + a13 + a19

Y7=a4

Y8=a6 + a8+ a14

Y9=a5 + a9+ a15

Y10=a12 + a18

Функції порушення

D1=a14+a15(X4+X1)+a16

D2=a6+a7+a8+a9(X4+X1)+a10+a11+a12+a14X4+a15+a19

D3 =a3+a4+a5+a6X2+a8+a9X4+a9+

+a10+a13+a14X4+a14X3+a15X4X3+a15X1+a15+a19

D4=a2+a3(X5+X6)+a5+a6x2+a8+a9X4+a9+a10+

+ a13+a14(X4+X3)+a15(+X3)+a19

D5=a1+a2+a3(X5+X6)+a4X1+a5+a6X2+a8(X4+)+a9X4+a11+

+a12+a14X4+a14+a15X4

Принципова схема синтезованого автомата Мура представлена у додатку 2.


СИНТЕЗ УПРАВЛЯЮЧОГО АВТОМАТА МІЛІ


3.1. Вихідні дані


Вихідна граф-схема алгоритму має той самий вигляд, що й для автомата Мура (див додаток 2). Автомат синтезується на базі Т-тригерів.

Кодування станів здійснюється так само, як і для автомата Мура:

Код стану = Номер стану - 1

Розмітка станів для автомата Мілі виконана синім кольором.


3.2. Дані синтезу


Таблиця 3.1.1

Таблиця переходів-виходів автомата Мілі

am Kam as Kas X Y T
a1 0000 a2 0001 1 y2y4 T4
a2 0001 a3 0010 1 y7 T3 T4
a3 0010 a4 0011

y1 y4 T4


a10 1001 X1 y8 T1 T3 T4
a4 0011 a5 0100 1 y1 y8 T2 T3 T4
a5 0100 a6 0101
y4 T4


a7 0110

y3 y10 T3


a13 1100

X3

y6 T1
a6 0101 a7 0110 1 y4 y5 T3 T4
a7 0110 a8 0111 1 y1 y8 T4
a8 0111 a9 1000 X4 y4 T1 T2 T3 T4


a1 0000

y3 y10 T2 T3 T4


a15 1110

X3

y6 T1 T4
a9 1000 a1 0000 1 y4 y5 T1
a10 1001 a5 0100 X2 y1 y8 T1 T2 T4


a11 1010

y5 y9 T3 T4
a11 1010 a7 0110

X4

y3 y10 T1 T2


a13 1100 X4X3 y6 T2 T3


a13 1100

X1

y6 T2 T3


a12 1011

y3 y6 T4
a12 1011 a3 0010 X5 y7 T1 T4


a10 1001

y8 T3


a14 1101

X6

y3 T2 T3
a13 1100 a12 1011 1 y3 y6 T2 T3
a14 1101 a11 1010 1 y5 y9 T2 T3 T4
a15 1110 a16 1111 1 y5 y9 T4
a16 1111 a1 0000

X4

y3 y10 T1 T2 T3 T4


a15 1110 X4X3 y6 T4


a15 1110

X1

y6 T4


a16 1111

Y5 y9 -

Y1= a3+ a4 + a7 + a10 X2

Y2= a1

Y3= a5+a8+a11X4+a11X1+a14X6 +a13+a16X4

Y4=a1+ a5 X4+ a6 + a8 X4+ a9

Y5= a6 + a9 + a10+a14+a15+a16

Y6=a5X4X3+a15X3+a11X4X3+a11X1+a11+a13+a16X4X+a15X1

Y7=a2+a12X5

Y8=a3X1+a4+a7+a10X2+a12

Y9=a3+a10+a14+a15+a16

Y10=a5+a8+a11X4+a16 X4


Функції порушення:

T1=a3X1+a5X3+a8X4+a8X3+a9+a10 X4+a12X5+a16 X4

T2=a4+a8X4+a8+a10X2+a11X4+a11X4X3+a11X1+a12X6+

+a13+a14+a16X4

T3=a2+a3X1+a4+a5+a6+a8X4+a8+a10+a11X4X3+a11X1+

+a12+a12X6+a13+a14+a16X4

T4=a1+a2+a3+a3X1+a4+a5X4+a6+a7+a8+a10+a11+a12X5+a14+a15+

+a16X4+a16X4X3++a16X1

Принципову схему автомата Мілі необхідно побудувати на основі ПЗП. Для цього будемо використовувати ПЗП К555РЕ4 розрядністю 2Кх8, тобто 2048 8-бітових слів. Очевидно, таких ПЗП необхідно взяти у кількості 2, оскільки необхідно реалізувати всього 14 функцій (10 функцій виходу і 4 функції для переходу в новий стан). Таким чином, адресний простір буде використаний наполовину.

Таблиця з прошивкою ПЗП наведена у додатку 3. Принципова схема автомата Мілі наведена у додатку 4.


4. ЛІТЕРАТУРА


1. Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни „Комп’ютерна схемотехніка” для студентів спеціальностей 7.080401, 7.080403 / Укл.: С.Г.Антощук, А.О.Ніколенко, М.В.Ядрова, О.В.Глазєва. – Одеса: ОНПУ, 2003.

2. Баранов С.І. “Синтез мікропрограмних автоматів”.-Л.:Енергія,1979.

3. Угрюмов Є.П. “Цифрова схемотехніка”.-С.ПБ.:БХВ-Петербург,2001.

4. Справочник по інтегральним мікросхемам / Під ред. Б.В. Тарабрина.-М.: Радіо і зв’язок, 1987.


ДОДАТОК 1


Граф-схема алгоритма для синтезу автоматів Мура і Мілі