Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Інститут комп’ютерних наук та інформаційних технологій
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра автоматизованих систем управління
Інформація про роботу
Рік:
2010
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Схемотехніка комп’ютерів
Група:
КН
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
Інститут комп’ютерних наук і інформаційних технологій
Кафедра автоматизованих систем управління
ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ РЕГІСТРІВ
Лабораторна робота № 3-4
з дисципліни
"Схемотехніка комп’ютерів"
ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ РЕГІСТРІВ.
Мета роботи: Вивчення принципів побудови та дослідження роботи регістрів і регістрових схем, виконаних на інтегральних елементах з потенційним представленням інформації.
1. Загальні положення
Регістр - це операційний вузол, який служить для запам’ятовування слів і забезпечує в загальному випадку виконання наступних мікрооперацій:
-встановлення регістра н нуль (скидання);
-приймання слова з другого регістра, лічильника, суматора і т.д.;
-передача слова на другий регістр, суматор, лічильник і т.д.;
-перетворення кодів слів, що зберігаються в інверсних кодах;
-зсув слова вліво або вправо на потрібне число розрядів;
-перетворення послідовного коду в паралельний і навпаки;
-порозрядні операції кон’юнкції, диз’юнкції і додавання по mod 2.
Схеми конкретних регістрів в окремих випадках можуть реалізувати тільки деякі з перечислених мікрооперацій.
Як правило регістри будуть на тригерах RS, JK, DV, D або T-типів, котрі і реалізують мікро операцію запам’ятовування слів. Решту ж мікро операцій виконуються за рахунок підключення до входів і виходів тригерів, логічних елементів, а також за рахунок організації відповідних зв’язків між ними.
Паралельним регістром називається такий регістр, який реалізує всі перечислені операціі з n-розрядними словами, за виключенням зсуву і перетворення послідовного коду в паралельний і навпаки. Якщо в паралельному регістрі на вхід кожного розряду інформації поступає по двох каналах в парафазному коді, то такий регістр називають парафазним. Якщо в наявності тільки один канал (прямий або інверсний) поступлення інформації в кожному розряді регістр називають однофазним. Парофазні регістри будують, як правило, на тригерах з роздільними входами, а однофазні – на тригерах з одним входом. Розрізняють також однотактові і багатотактові регістри. В однотактових регістрах запис інформації відбувається парафазним кодом без попереднього встановлення тригерів в „0”, причому самі тригери виконують по схемі з внутрішньою затримкою. В багатотактових регістрах, що реалізуються на основі тактованих тригерів, мікро операції виконуються при подачі двох або більше тактових сигналів.
Зсувним регістром називають такий регістр, який виконує мікрооперацію зсуву, а також мікрооперації прийому і видачі слів. Якщо дві останні мікрооперації реалізуються тільки в крайніх розрядах регістра (1-м або n-м), то зсувний регістр називають також послідовним регістром. При зсуві слова в регістрі, розряди слова, що вийшли за границі розрядної сітки регістра втрачаються, а розряди, що звільнилися заповнюються нулями.
Регістр, котрий може здійснювати зсув слів як вліво, так і вправо, прийнято називати реверсним. Зсувний регістр реалізує і перетворення послідовного коду в паралельний і навпаки.
При перетворенні послідовного коду в паралельний, запис слова в регістр відбувається синхронно із зсувом його вмістимого вліво, якщо послідовний код поступає зі старших розрядів, або вправо, якщо код поступає з молодших розрядів. Після заповнення всіх розрядів регістра слідує паралельна видача слова через елементи І, що підключені до виходів тригерів регістра.
При перетворенні паралельного коду в послідовний інформація заноситься в регістр паралельним кодом, а потім слідує серія із n зсувних сигналів. Послідовний код зчитується з тригера Т1 (з молодших розрядів) при зсуві вправо або ж з тригера Тn (із старших розрядів) при зсуві вліво.
Схеми яз зсувних, так і паралельних регістрів значно спрощуються при використанні синхронних тригерів, в яких елементи, що не входять в бістабільну схему , мають більше, ніж два входи. В такому випадку всі функції збудження реалізуються на самих тригерах.
2. Підготовка до лабораторної роботи.
Характеристики досліджуваного регістра К155ИР1
К155ИР1 – це чотирирозрядний зсувний регістр. Він має послідовний вхід даних SI, чотири паралельних входи D0(D3, а також чотири прямі виходи Q0(Q3.
Регістр має два тактові входи: C1 – робота з послідовним входом і С2 – робота з паралельним входом (C1 і С2 мають управління перепадом з 1 в 0).
В регістрі наявний додатковий вхід PE – дозволу роботи. Коли на ньому наявна логічна “1”, то він дозволяє роботу тактового входу C2 (паралельний вхід), коли “0” – дозволяє роботу тактового входу С1 (послідовний вхід).
При PE=”1” і подачі тактового сигналу на вхід С2 в момент від’ємного переходу 1(0 – в регістр завантажуються дані від паралельних входів D0(D3, тобто на Q0(Q3 будуть відповідні значення входів: Q0(D0, Q1(D1, Q2(D2, Q3(D3.
При PE=”0” дозволяється робота тактового входу С1 - від’ємні фронти послідовності тактових імпульсів зсувають дані: від послідовного входу SI на вихід Q0, Q0(Q1, Q1(Q2, Q2(Q3, Q3( за межі сітки (тобто вправо від молодшого розріду до старшого).
Напругу на вході РЕ можна міняти, якщо на обох тактових входах наявні низькі рівні напруги (лог.”0”).
Зсув даних по регістру вліво отримаємо якщо з’єднати Q3 з D2, Q2 з D1, Q1 з D0 (але зсув вліво при цьому можливий тільки при паралельному режимі зчитування, тобто PE=”1” і запис по тактовому входу С2).
2.2. Умовне графічне позначення (рис. 2.1)
2.3. Технічні параметри регістра К155ИР1
- Призначення: однонаправлений 4-розрядний регістр
- Елементна база: ТТЛ
- Напруга живлення: Ucc=+5 V±5%
- Струм споживання: Icc= 62 mA (для ТТЛШ - 21 mA)
- Напруга логічної одиниці: U1= + (2,4…5)V
- Напруга логічного нуля: U0= + (0…0,4)V
- Час затримки: t01=t10=35 nS
- Тактова частота:F≤25 MHz
- Позначення: риски коло тактових входів С1 і С2 означають, що регістр реагує на спадаючий (від’ємний або задній ) фронт тактових імпульсів (ТІ)
Рис. 2.1. Умовне графічне позначення
Таблиця 2.1. Таблиця станів регістра К155ИР1
№
Режим роботи
Стан входів
п/п
V1 (SI)
D0…D3
V2 (PE)
C1
C2
1
Послідовний ввід (зсув вліво)
DS (Date Serial)
*
0
↓
*
2
Циклічний зсув вліво на 1р.
V1 (SI) з’єднати з Q3
*
0
↓
*
3
Паралельний ввід
*
PL (Parallel Load)
1
*
↓
4
Циклічний зсув вліво на 1р.
*
Q0 з D1, Q1 з D2, Q2 з D3, Q3 з D0
1
*
↓
5
Циклічний зсув вліво на 2р.
*
Q0 з D2, Q1 з D3, Q2 з D0, Q3 з D1
1
*
↓
6
Циклічний зсув вліво на 3р.
*
Q0 з D3, Q1 з D0, Q2 з D1, Q3 з D2
1
*
↓
7
Циклічний зсув вправо на 1р.
*
Q3 з D2, Q2 з D1, Q1 з D0, Q0 з D3
1
*
↓
8
Циклічний зсув вправо на 2р.
*
Q3 з D1, Q2 з D0, Q1 з D3, Q0 з D2
1
*
↓
9
Циклічний зсув вправо на 3р.
*
Q3 з D0, Q2 з D3, Q1 з D2, Q0 з D1
1
*
↓
Примітка 1: Символ * означає довільний стан (0 або 1), а символ ↓ означає спадаючий (від’ємний ) фронт тактових імпульсів (ТІ).
Примітка 2: Часто для зручності застосування К155 ИР1 входи С1 та С2 з’єднують між собою (див. табл. 2.1).
Експерементальне дослідження.
3.1. Ознайомитися з призначенням і класифікацією регістрів, а також з функціональною схемою, умовним графічним позначенням, технічними параметрами (рис.2.1, рис.2.2) та схемами комутації мікросхеми К155ИР1 для виконання дослідів лабораторної роботи (табл. 2.1.), лабораторним стендом і моделюючими засобами EWB.
3.2. Отримати від викладача елементи, необхідні для виконання роботи: - мікросхему К155ИР1, а також з’єднувальні провідники. Якщо для дослідження використовуємо EWB, то п.п. 3.3 – 3.11 виконуємо на зарубіжних аналогах вказаних мікросхем (див. Додаток). В якості вхідного коду даних використати перші чотири розряди двійкового коду номера студента у списку групи (наприклад, №1→0001, №2→0010, №3→0011, …, №14 і №15→1110, №16 і №17→1/ 0001, №18→1/ 0010 і т.д. ).
3.3. Послідовний запис бітів в регістр К155ИР1 (№ 1).
1. Нарисували схему послідовного запису інформації згідно з вимогами таблиці 2.1 ( № 1: V1(SI) =DS, V2(PE)=0, D0(D3=*, C1=TІ, С2= * ).
Рис. 3.1. Схема послідовного запису інформації
2.Під’єднали живлення до мікросхеми: виводи 14 і 7 – відповідно +5В (XP5/6: B/C29-32) і “земля” (XP5/6: B/C1-3). Виходи регістра Q3(Q0 під’єднали відповідно до індикаторних світлодіодів VD18-VD15 (15-12) (XP5/6: A25-26, A27-28, A29-30,A31-32). Свічення світлодіода відповідає наявності логічної “1” на виході регістра. Входи синхронізації С1 (вивід 8) і С2 (вивід 9) під’єднати до перемикача S19 (XP5/6: B/C22) генератора одиничних імпульсів (ГОІ). Увага! У відпущеному стані на виході S19 повинен бути “0” –“земля”. Приєднати V2(PE) до “землі”-лог.“0”(XP5/6: B/C1-3), послідовний вхід V1(SI) під’єднати до перемикача S9 (8) (XP5/6: B/C12) і забезпечити на ньому відповідно старший розряд вхідного коду ( напр. код - 1000) перемиканням вибраного тумблера в “1” (+5В) або в “0” –“земля”. Подати один тактовий імпульс (ТІ) натисканням на S19.
3. Забезпечили на V1(SI) наступний розряд вхідного коду ( напр. код-0001) перемиканням вибраного перемикача S0 в “1” (+5В) або в “0” –“земля”. Подали один тактовий імпульси (ТІ) натисканням на S19
4. В режимі послідовного запису інформації ввели в регістр за чотири такти вхідний код 0001 (справа - наймолодший розряд).
5. Перевірили працездатність регістра в режимі послідовного запису по тактах, фіксуючи стани розрядів регістра в ручному режимі за індикаторними світлодіодами.
6. Для даного режиму роботи заповнили таблицю станів (статичний режим) і накреслили часові діаграми (динамічний режим).
Таблиця 3.1. Стани послідовного запису інформації
PE
C1
SI
Q0
Q1
Q2
Q3
0
0
0
X
X
X
X
0
0
0
0
0
0
X
0
X
X
X
X
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
X
0
Рис. 3.2. Часові діаграми послідовного запису інформації
3.4. Циклічний зсув вліво при послідовному режимі роботи регістра К155ИР1 (№ 2).
1. Після занесення вхідного коду (виконання пунктів 1-4 розділу 3.3) від’єднали вхід V1(SI) регістра від перемикача S9 і приєднали вхід V1(SI) до виходу Q3 (з’єднали виводи 1 та 10 ІМС К155ИР1).
2. Подали тактові імпульси (ТІ) від генератора одиничних імпульсів (ГОІ) і перевірили працездатність регістра в режимі циклічного зсуву при послідовному режимі роботи (№2) по тактах, фіксуючи стани розрядів регістра за індикаторними світлодіодами
3. Для даного режиму роботи заповнили таблицю станів.
Таблиця 3.2. Стани циклічного зсуву вліво при послідовному режимі
PE
C1
SI (Q3)
Q0
Q1
Q2
Q3
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
0
3.5. Паралельний запис в регістр К155ИР1 (№ 3).
1. Нарисували схему паралельного запису інформації відповідно до вимог таблиці 2.1 ( № 3: V1(SI) =*, V2(PE)=1, D0(D3= PL, C2=TІ, С1= * ).
Рис. 3.3. Принципова схема паралельного запису
2. Приєднали V2(PE) до “+5В”-лог.“1”(XP5/6: B/C29(32), паралельні входи D0(D3 під’єднали до перемикачів S9(S12 (8(11) (XP5/6: B/C12(B/C15) і забезпечили на них відповідно вхідний код перемиканням вибраних тумблерів в “1” (+5В) або “0” –“земля”. Входи синхронізації С1 (вивід 8) і С2 (вивід 9) під’єднали до перемикача S19 (XP5/6: B/C22) генератора одиничних імпульсів (ГОІ). Увага! У відпущеному стані на виході S19 повинен бути “0” –“земля”. Подали один тактовий імпульс (ТІ) і перевірили працездатність регістра в режимі паралельного запису, фіксуючи стани розрядів регістра за індикаторними світлодіодами
3. Для даного режиму роботи (паралельний запис вхідного коду ) заповнили таблицю станів (статичний режим).
Таблиця 3.3. Стани паралельного запису інформації
PE
C2
D0
D1
D2
D3
Q0
Q1
Q2
Q3
1
0
0
0
0
1
X
X
X
X
1
0
0
0
1
0
0
0
1
3.6. Наступний пункт один з шести (п.п. 4-9 табл. 2.1) виконуємо за вказівкою викладача. Наприклад, циклічний зсув вправо на один розряд при паралельному режимі роботи регістра К155ИР1 ( № 7 табл. 2.1, п.3.9 методичних вказівок до лабораторної роботи)
1. Після занесення вхідного коду (виконання пунктів 1(2 розділу 3.5) паралельні входи D0(D3 від’єднали до перемикачів S9(S12 і з’єднали виводи мікросхеми Q3 з D2, Q2 з D1, Q1 з D0, Q0 з D3.
2. Подали тактові імпульси (ТІ) від генератора одиничних імпульсів (ГОІ) і перевірили працездатність регістра в режимі циклічного зсуву при паралельному режимі роботи (№ 7) по тактах, фіксуючи стани розрядів регістра за індикаторними світлодіодами
3. Для даного режиму роботи заповнили таблицю станів.
Таблиця 3.4. Стани циклічного зсуву інформації вліво на один розряд
PE
C2
D0 (Q1)
D1 (Q2)
D2 (Q3)
D3 (Q0)
Q0 (D3)
Q1 (D0)
Q2 (D1)
Q3 (D2)
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
1
Рис. 3.4 Часові діаграми паралельного запису до п.3.5
Висновок: в даній лабораторній роботі ознайомилися з будовою та принципом роботи мікросхеми К155ИР1, експериментально дослідили її роботу.
Додаток. Функціональна схема К155ИР1
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора