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. 1.2 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 1. 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 SABC = 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 2. 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 (y2 y4 ) 00001 a4 00011 1 D4 D5 a3 (y3 y6 ) 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 (y1 y8 ) 00111 a10 01001 X4 D2 D5 a12 01011 D2 D4 D5 a13 01100 X3 D2 D3 a9 (y5 y9 ) 01000 a12 01011 X4 D2 D4 D5 a13 01100 X4 X3 D2 D3 a13 01100 X1 D2 D3 a3 00010 D4 a10 (y4 ) 01001 a11 01010 1 D2 D4 a11 (y4 y5 ) 01010 a14 01101 1 D2 D3 D5 a12 (y3 y10 ) 01011 a14 01101 1 D2 D3 D5 a13 (y6 ) 01100 a3 00010 1 D4 a14 (y1 y8 ) 01101 a16 01111 X4 D2 D3 D4 D5 a18 10001 D1 D5 a19 10010 X3 D1 D4 a15 (y5 y9 ) 01110 a18 10001 X4 D1 D5 a19 10010 X4 X3 D1 D4 a19 10010 X1 D1 D4 a15 01110 D2 D3 D4 a16 (y4 ) 01111 a17 10000 1 D1 a17 (y4 y5 ) 10000 a1 00000 1 - a18 (y3 y10 ) 10001 a1 00000 1 - a19 (y6 ) 10010 a15 01110 1 D2 D3 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 +a14 X4 +a15 +a19 D3 =a3 +a4 +a5 +a6 X2 +a8 +a9 X4 +a9 + +a10 +a13 +a14 X4 +a14 X3 +a15 X4 X3 +a15 X1 +a15 +a19 D4 =a2 +a3 (X5 +X6 )+a5 +a6 x2 +a8 +a9 X4 +a9 +a10 + + a13 +a14 (X4 +X3 )+a15 ( +X3 )+a19 D5= a1 +a2 +a3 (X5 +X6 )+a4 X1 +a5 +a6