Міністерство освіти і науки України Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського Теплоенергетичний факультет Кафедра АПЕПС Комп’ютерна схемотехніка та архітектура комп’ютерів ЗВІТ ДО ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМУ № 4 «Типові синхронні ЦП та суматори» Варіант № 15 Дата «26» листопада 2020 Мета роботи: Закріплення знань і отримання практичних навичок проектування та синтезу на базі ПЛІС типових синхронних ЦП та суматорів в заданому елементному базисі. Завдання до варіанту:
Теоретичні відомості. Лічильники – пристрої, які під дією вхідних імпульсів переходять із одного стану в інший і при цьому відображають у певному коді кількість імпульсів, що надійшли на вхід. Лічильник, який складається із m-тригерів, може порахувати в двійковому коді імпульсів. Число визначає кількість розрядів двійкового числа, яке може бути записане в лічильник. Якщо лічильник працює на додавання, то кожний вхідний імпульс збільшує число, записане в лічильник, на одиницю. Якщо лічильник увімкнено на віднімання, то число, що зберігається в лічильнику, з кожним вхідним імпульсом зменшується на одиницю. Реверсивний лічильник може працювати як на додавання, так і на віднімання. Лічильники характеризуються модулем (коефіцієнтом) підрахунку. Модуль визначає кількість можливих станів лічильника. Після приходу на лічильник M вхідних сигналів починається новий цикл, який повторює попередній. За способом кодування внутрішніх станів (за модулем підрахунку) лічильники поділяються на двійкові, двійково-десяткові, із визначеним модулем, із змінним модулем, лічильники Джонсона. За напрямом підрахунку лічильники є сумуючі, віднімаючі, реверсивні. За способом організації внутрішніх зв’язків визначають лічильники з послідовним, з паралельним і з комбінованим перенесенням. У лічильниках з послідовним перенесенням імпульси, які підлягають підрахунку, надходять на вхід першого тригера, а сигнал перенесення передається послідовно від одного розряду до іншого. Такі лічильники складаються з асинхронних Т-тригерів з прямим або інверсним керуванням або JK- і D-тригерів, увімкнених у режимі Т-тригера. Основна перевага лічильників з послідовним перенесенням – проста схема. Недоліком є порівняно низька швидкодія, оскільки тригери спрацьовують послідовно один за одним. Лічильники з паралельним перенесенням (створено в даній роботі) складаються із синхронних D- і JK-тригерів. Вхідні імпульси надходять одночасно на всі тактові входи, а кожний з тригерів щодо наступного є тільки джерелом інформаційних сигналів. Спрацювання тригерів паралельного лічильника відбувається синхронно і затримка перемикання лічильника дорівнює затримці одного тригера. У лічильниках з паралельно-послідовним перенесенням тригери об’єднані в групи так, що окремі групи утворюють лічильник з паралельним перенесенням, а групи з’єднуються послідовним перенесенням. Згідно варіанту потрібно створити лічильник з паралельним переносом на 7 розрядів. У бібліотеці примітивів QII міститься набір тригерів різних типів. Більшість тригерів, наявних в бібліотеці, є синхронними тригерами, синхронізуються позитивним перепадом (фронтом). У бібліотеці є D, SR, JK і T-тригер, вони позначаються відповідно DFF, SRFF, JKFF і TFF. (в даній роботі буде використано JKFF)
Всі тригери мають синхровхід CLK (не підписаний, але позначений трикутником), інформаційні входи, входи асинхронної установки PRN і асинхронного скидання. Побудована схема в середовищі Quartus
Fitter
Fmax summary
Призначені входи і виходи
Pin planner
Functional Simulation
Functional Simulation report
Timing Simulation report
Висновок: створено схему лічильника з паралельним переносом на 7 розрядів, виконано симуляцію і функціональне моделювання, помилок у роботі не виявлено. Підвищено впевненість у своїх силах для виконання лабораторних робіт зі схемотехніки, на практиці закріплені навички роботи з бібліотечними модулями САПР Quartus.