Типові комбінаційні ЦП. Звіт з Комп ютерна схемотехніка та архітектура комп ютерів. Робота № 100285

Типові комбінаційні ЦП

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Інші

Інститут:

Не вказано

Факультет:

ІСМ

Кафедра:

Не вказано

Інформація про роботу

Рік:

2023

Тип роботи:

Звіт

Предмет:

Комп ютерна схемотехніка та архітектура комп ютерів

Завантажити

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 ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМУ № 3 «Типові комбінаційні ЦП» Варіант № 25 Дата «26» Вересня 2021 Мета роботи: Закріплення знань і отримання практичних навичок проектування та синтезу на базі ПЛІС типових комбінаційних ЦП в заданому елементному базисі. Теоретичні відомості Шифратори Шифратор призначений для перетворення цифрової інформації, що подана унітарним (унітарний код – двійковий код фіксованої довжини) n-розрядним кодом, у еквівалентний двійковий m-розрядний код. Унітарний код це код для якого може існувати тільки один активний стан змінної Xi із множини вхідних сигналів {Xn-1…X1, X0}. Отже, шифратор – це перетворювач унітарного коду "1 з n" у двійковий паралельний код, у якого число виходів m однозначно зв’язане з числом входів n як 2m. Якщо n=2m , що означає використання повного набору вихідних двійкових комбінацій Yi, такий шифратор називають повним. Наприклад, шифратор 8-3 є повним, бо він реалізує повний набір можливих комбінацій змінних Xi (n=8) у повний вихідний набір Yi (m=2) як 23=8. У неповному шифраторі число входів m не відповідає числу всіх можливих вихідних комбінацій 2m, причому завжди n<2m, що відповідно утворює певне число невикористаних вихідних наборів. Прикладом неповного шифраторa, який найчастіше зустрічається на практиці, є шифратор 10-4, що використовується для кодування десяткових чисел у двійково-десятковий код ДДК /8-4-2-1/, Такий шифратор можна застосовувати для кодування десяткових символів (0...9), наприклад, з клавіатури пульта керування. Схематичне позначення шифратора наведене на рис. 10.1,а, а схема внутрішньої будови на рис. 10.1,б. Здійснити синтез повного або неповного шифратора можна на базі логічних елементах. / Рисунок 10.1 – Умовне позначення та внутрішня будова шифратора 8-3 Шифратор 8-3 може бути описаний таблицею істинності (табл.10.1). Таблиця 10.1 – Таблиця істинності шифратора 8-3 N Входи Виходи х0 xl х2 х3 х4 x5 Х6 х7 у2 у1 у0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 І 2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 І 0 3 0 0 0 1 0 0 0 0 0 І І 4 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 5 0 0 0 0 0 І 0 0 1 0 І 6 0 0 0 0 0 0 1 0 1 І 0 7 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 Окремі інтегральні мікросхеми зустрічаються рідко, як правило існують мікросхеми, що виконують комбіновані функції, наприклад "шифратор/дешифратор". На практиці використовують пріоритетні шифратори, у яких вихідний код завжди має найбільший номер активного вхідного сигналу {x0..xn}. Приклад роботи пріоритетного шифратора: вхід {x0=1, x1=1, x2=0, x3=0, x4=1}, тоді вихід Y=4. Дешифратори Дешифратори (декодери) є комбінаційними пристроями, призначеними для перетворення кодованих двійкових вхідних сигналів у сигнали керування виконавчими пристроями, пристроями відображення інформації і т.п. Дешифратор призначений для розпізнавання (дешифрації) числа, яке подане позиційним n-розрядним двійковим кодом. Найчастіше дешифратор n−m виконує функцію перетворення двійкового кода в унітарний код "1 з m ", тобто виконує функцію, що обернена дії шифратора, і тому для повного дешифратора справедливе співвідношення m2n, де m – порядковий номер виходу Yi дешифратора. У загальному випадку дешифратор має декілька входів (за кількістю розрядів двійкових чисел, які необхідно декодувати) і декілька виходів. Кожній комбінації вхідних сигналів відповідає певна комбінація вихідних. Мультиплексори MUX (англ. Multiplex – ущільнювати), або MS (від англ. Multiplexer selector – ущільнювач-перемикач) – це комбінаційні пристрої, які підмикають до виходу той вхід (передають на вихід інформацію з того входу), номер якого задає комбінація нулів і одиниць на адресних входах. Мультиплексори призначені для почергової передачі на один вихід одного з кількох вхідних сигналів, тобто для їх мультиплексування. Кількість мультиплексованих входів називається кількістю каналів мультиплексора, а кількість виходів називається числом розрядів мультиплексора. Наприклад, 2-канальний 4-розрядний мультиплексор має 4 виходи, на кожний з яких може передаватися один з двох вхідних сигналів. А 4- канальний 2-розрядний мультиплексор має 2 виходи, на кожний з яких може передаватися один з чотирьох вхідних сигналів. Кількість каналів мультиплексорів, що входять в стандартні серії, складає від 2 до 16, а число розрядів – від 1 до 4, причому чим більше каналів має мультиплексор, тим менше у нього розрядів. Управління роботою мультиплексора (вибір номера каналу) здійснюється за допомогою вхідного коду адреси. Наприклад, для 4-канального мультиплексора необхідний 2-розрядний управляючий (адресний) код, а для 16-канального – 4- розрядний код. Виходи мультиплексорів бувають прямими і інверсними. На рис. 11.3 показано умовне позначення мультиплексора. На елементі показані: інформаційні сигнали від 0 до n; m адресних входів A (від англ. address); один (або два) вихід Y (другий – інверсний). Мультиплексори можуть мати вхід дозволу роботи Е (від англ. еnable). / Рисунок 11.3 – Умовне позначення мультиплексора з m адресними входами і n інформаційними входами На рис. 11.4 показана схема мультиплексора 4-1, який за допомогою 2 адресних сигналів А0 і А1 забезпечує вибір одного з 4 даних D1…D4, згідно табл.11.1. / Рисунок 11.4 – Схематичне позначення мультиплексора 4-1 Таблиця 11.1 – Таблиця істинності мультиплексора 4-1 Адресні входи Вихід А1 А0 Y 0 0 X0 0 1 X1 Для мультиплексування великої кількості сигналів застосовують каскадування. Приклад мультиплексування 8-ми розрядної шини даних каскадуванням двох мультиплексорів 4-1 показано на рис. 11.5. Рисунок 11.5 – Синтез мультиплексора 8-1 за допомогою мультиплексорів 4-1 За допомогою мультиплексорів можна реалізувати будь-яку логічну функцію, різноманітні цифрові схеми. Наприклад, на базі мультиплексорів реалізуються: КП багатьох змінних, багатоканальні комутатори цифрових та аналогових сигналів, запам'ятовувальні пристрої, генератори послідовностей двійкових чисел, тощо. Демультиплексори Демультиплексор DMUX, DMX або DMS (Demultiplexor) призначений для передавання (комутації) сигналу з єдиного інформаційного входу на один з 2n виходів залежно від коду на n-адресних входах. Демультиплексор виконує обернену до мультиплексора функції. На рис. 11.6 показано умовне зображення демультиплексора. Демультиплексори можуть мати вхід дозволу роботи Е (від англ. еnable). / Рисунок 11.6 – Умовне позначення повного демультиплексора з m адресними входами та n інформаційними виходами Завдання за власним варіантом / Таблиця істинності функціонування дешифратора 15х4: x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 x11 x12 x13 x14 Q0 Q1 Q2 Q3 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 Булева функція у базисі І-Або-Не / Умовне графічне зображення (УГЗ) типового комбінаційного ЦП та його функціональна схема в заданому базисі ЛЕ// Схема шифратора в САПР Quartus: / Бібліотечний модуль дешифратора / Бібліотечний модуль дешифратора в схемі / Зображення екрану з призначенням входів/виходів ЦП виводам мікросхеми ПЛІС / / Компіляція / Логічний синтез / Занурення в кристал / Аналіз швидкодії / Моделювання Функціональне: / Часове: / Висновок: на лабораторній роботі було виконано поставлене завдання. Закріплено знання і набуто практичних навичок проектування та синтезу на базі ПЛІС типових комбінаційних ЦП в заданому елементному базисі. У цьому варіанті розроблено шифратор, створено його таблицю істинності. Створено схему, проведена компіляція, логічний аналіз, занурення в кристал, аналіз швидкості, моделювання функційне та часове, результат моделювання збігся з очікуваним результатом, ознайомилися з Pin Planner, Створили умовне графічне зображення (УГЗ) типового комбінаційного ЦП та його функціональну схему в заданому базисі ЛЕ. Створили бібліотечний модуль, який використали при проектуванні. Призначили входи/виходи ЦП виводами мікросхеми ПЛІС. Отримали інтегральну реалізацію типового комбінаційного ЦП на базі ПЛІС одного з сімейств Cyclone.

Звіт Комп ютерна схемотехніка та архітектура комп ютерів

ivanmayg

08.05.2023 18:05

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

поділитись