Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Типові синхронні ЦП та суматори
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
ІСМ
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2023
Тип роботи:
Звіт до лабораторної роботи
Предмет:
Комп ютерна схемотехніка та архітектура комп ютерів
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського
Теплоенергетичний факультет
Кафедра АПЕПС
Комп’ютерна схемотехніка та архітектура комп’ютерів
ЗВІТ ДО
ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ № 4
«Типові синхронні ЦП та суматори»
Варіант № 15
Дата «08» листопада 2021
Мета роботи: Закріплення знань і отримання практичних навичок проектування та синтезу на базі ПЛІС типових синхронних ЦП та суматорів в заданому елементному базисі.
Постановка задачі
В результаті виконання даної практичної роботи студент повинен вміти:
проектувати та синтезувати на базі ПЛІС регістри (RG), лічильники та суматори (SM) в заданому елементному базисі;
створювати та використовувати допоміжні бібліотечні модулі;
призначати входи/виходи ЦП виводам мікросхеми ПЛІС;
проводити функціональне моделювання типових синхронних ЦП і суматорів та моделювання з урахуванням часових параметрів мікросхем ПЛІС;
Короткі теоретичні відомості:
СУМАТОРИ
Суматором називається функціональний вузол комп’ютера, призначений для додавання двох n-розрядних слів (чисел). Операція віднімання замінюється додаванням слів в оберненому або доповнювальному кодах. Операції множення та ділення перетворюються на реалізації багаторазового додавання та зсуву. Тому суматор є важливою частиною арифметико-логічному пристрої. Функція суматора позначається літерами SM або Σ.
Суматор складається з окремих схем, які називаються однорозрядними суматорами; вони виконують усі дії з додавання значень однойменних розрядів двох чисел (операндів). Суматори класифікують за такими ознаками:
Кількістю вхідних клем — напівсуматори, однорозрядні або багаторозрядні суматори;
Організацією зберігання результату додавання — комбінаційні, накопичувальні, комбіновані;
Способом додавання — паралельні, послідовні та паралельно-послідовні
Розрядністю операндів — 8-, 16-, 32-, 64-розрядні;
Системою числення — позиційні (двійкові, двійково-десяткові, трійкові) та непозиційні
Детальніше розглянемо за способом додавання:
Послідовні – це суматори, що здійснюють обробку чисел почергово, тобто розряд за розрядом у тій самій елементній базі.
Паралельні – це суматори, у яких додавання усіх доданків відбувається одночасно за всіма розрядами, і для кожного елементу є своя елементна база. Паралельний суматор у найпростішому випадку є n однорязрядними суматорами, послідовно з‘єднаними ланцюгами перенесення.
Детальніше за кількістю вхідних клем:
Чвертьсуматори – це суматори, що характеризуються наявністю двох входів, ні які подаються два однорозрядних числа, і одним виходом, на якому реалізується їхня арифметична сума.
Напівсуматори – це суматори, що характеризуються наявністю двох входів, на які подаються однойменні розряди двох чисел, і двох виходів. На одному реалізується арифметична сума в даному розряді, на іншому – перенесення в наступний розряд.
Повні однорозрядні двійкові суматори – це суматори, що характеризуються наявністю трьох входів, на які подаються однофменні розряди двох чисел, і двох виходів.
Таблиця істинності чверть суматора і його позначення:
/
/
Таблиця істинності напівсуматора і його позначення:
/
/
Таблиця істинності однорозрядного двійкового суматора та його позначення:
/
/
РЕГІСТРИ
Регістри слугують для зберігання проміжних результатів обчислень. Усі регістри, залежно від функціональних можливостей, поділяють на два типи: зберігання і зсуву.
Регістри зсуву поділяють на:
– За способом введення і виведення інформації на паралельні, послідовні і комбіновані (паралельно-послідовні, послідовно-паралельні);
– За напрямком передання (зсуву) інформації на односпрямовані і реверсивні.
реверсивні.
Регістри зсуву, крім операції зберігання, здійснюють перетворення послідовного двійкового коду в паралельний, а паралельного – в послідовний.
Операція зсуву полягає в тому, що з надходженням кожного тактового імпульсу здійснюється перезапис (зсув) вмісту тригера кожного розряду в сусідній розряд без зміни порядку проходження одиниць і нулів.
Регістр зсуву
/
ЛІЧИЛЬНИКИ
Лічильники – це такі пристрої, які під дією вхідних імпульсів переходять із одного стану в інший і при цьому відображають у певному коді кількість імпульсів, що прийшли на вхід.
Лічильник, що 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. У той самий час, реверсивний лічильник може працювати, як на додавання, так і на віднімання.
Лічильники характеризуються:
За модулем підрахунку ( кількість можливих станів лічильника )
За способом кодування внутрішніх станів ( двійкові, двійково-десяткові, із визначеним модулем, із змінним модулем )
За напрямком підрахунку ( сумуючі, віднімаючі, реверсивні )
За способом організації внутрішніх зв’язків ( послідовне, паралельне, комбіноване перенесення )
У лічильниках з послідовним перенесенням імпульси, що підлягають підрахунку, приходять на вхід першого тригера, а сигнал перенесення передається послідовно від одного розряду до іншого. Їхня головна перевага це проста схема. Але головним недоліком є низька швидкодія.
Схема лічильника з послідовним перенесенням:
/
Лічильники з паралельним перенесенням 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. Їхньою перевагою є синхронне спрацювання тригерів, і затримка перемикання лічильника дорівнює затримці одного тригера.
Схема лічильника з паралельним перенесенням:
/
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.
Схема лічильника з паралельно-послідовним перенесенням:
/
Хід роботи
Завдання за варіантом:
/
Зображення схеми:
/
Побудована схема у Quartus:
/
Бібліотечний модуль:
/
Призначення входів та виходів ЦП виводам мікросхеми ПЛІС:
/
Pin Planner:
/
/
Компіляція
/
Логічний аналіз
/
Fitter
/
Аналіз швидкості
/
Функціональне моделювання
/
Часове моделювання
/
Висновок: Під час виконання даної лабораторної роботи я удосконалив свої навички по проектуванню та синтезу на базі ПЛІС типових ЦП. Удосконалено навички із використання та створення бібліотечних модулей для подальшої роботи. Було розроблено схему лічильника із паралельним перенесенням і розрядністю 7 на JK-тригерах. Підключено входи та виходи у Pin Planner. Виконано функціональне та часове моделювання.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора