Kompiuterio elementų projektavimas

1. Įvadas. Užduoties analizė Šiame kursiniame darbe sieksime atlikti dvi užduotis, susijusias su pačiais elementariausiais kompiuterio elementų projektavimo principais. Išsprendus ir įsigilinus į šiuos uždavinius, labiau suprasime apie paprasčiausius kompiuterio veikimo porcesus. Šios žinios mums bus įpač aktualios sekančiuose kursuose. Pirmoje kursinio darbo užduotyje reikės suprojektuoti schemą atliekančią elementarią matematinę funkciją su dviem nežinamaisiais, kurių galimos reikšmės yra duotos. Schemą sudarysime naudojant laisvai pasirintus loginius elementus. Antroje užduotyje teks suprojektuoti Mūro automato sinchroninę trigerinę schemą, jos pagrindinė užduotis yra generuoti nenutrūkstančią periodiškai pasikartojančią dvejetainių skaičių seką. Iš pradžių abi užduotis atlikeime juodraštyje, sudarysime Karno diagramas, parašysime joms skirtas funkcijas. Tik tada pradėsime projektuoti schemą naudodami Electronic Workbench ir Multisim programas, su tikslu patikrinti ar grandinės atlinks norimus tikslus. Galiausiai abi užduotis įgyvendinsime ant lauku programuojamų matricų maketo. 2. I Užduoties įgyvendinimas Y = 8 · A – 2 · B; A = 1, 2, 3, 4; B = 1, 2, 3; Didžiausias galimas skaičius bus kai A = 4, o B = 1, taigi Y = 8 · 4 – 2 · 1 = 30. Pavertus į dvejetainį gausime 1 1 1 1 0, vadinasi reikės penkių y bitų. Sudarome 1 lentelę. Žalia spalva pažymėtos reikšmės dešimtainiu pavidalu, pilka dvejetainiu. 1 lentelė. Loginių reikšmių lentelė A10 A2 B10 B2 Y10 Y2 x4 x3 x2 x1 x0 y4 y3 y2 y1 y0 ... 5 1 0 0 1 1 0 1 6 0 0 1 1 0 6 1 0 0 1 2 1 0 4 0 0 1 0 0 7 1 0 0 1 3 1 1 2 0 0 0 1 0 ... 9 2 0 1 0 1 0 1 14 0 1 1 1 0 10 2 0 1 0 2 1 0 12 0 1 1 0 0 11 2 0 1 0 3 1 1 10 0 1 0 1 0 ... 13 3 0 1 1 1 0 1 22 1 0 1 1 0 14 3 0 1 1 2 1 0 20 1 0 1 0 0 15 3 0 1 1 3 1 1 18 1 0 0 1 0 ... 17 4 1 0 0 1 0 1 30 1 1 1 1 0 18 4 1 0 0 2 1 0 28 1 1 1 0 0 19 4 1 0 0 3 1 1 26 1 1 0 1 0 ... Iš gautos reikšmių lentelės sudarome Karno diagramas (žr. 2-6 lentelės). Diagramose kontūrai pažymėti žalia arba geltona spalva, vietos, kuriose anksčiau paminėti kontūrai susikerta, pažymėtos orandžine spalva. 2 lentelė. y4 Karno diagrama y4 x3x2 x1x0 00 01 11 10 x4=0 00 d d d d   01 d 0 0 0   11 d 1 1 1   10 d 0 0 0     x4=1 x3x2 x1x0 00 01 11 10   00 d 1 1 1   01 d d d d   11 d d d d   10 d d d d y4=x4+x3x2         4 lentelė. y2 Karno diagrama y2 x3x2 x1x0 00 01 11 10 x4=0 00 d d d d   01 d 1 0 1   11 d 1 0 1   10 d 1 0 1     x4=1 x3x2 x1x0 00 01 11 10   00 d 1 0 1   01 d d d d   11 d d d d   10 d d d d y2=x1‘+x0‘         6 lentelė. y0 Karno diagrama y0 x3x2 x1x0 00 01 11 10 x4=0 00 d d d d   01 d 0 0 0   11 d 0 0 0   10 d 0 0 0     x4=1 x3x2 x1x0 00 01 11 10   00 d 0 0 0   01 d d d d   11 d d d d   10 d d d d y0=0         3 lentelė. y3 Karno diagrama y3 x3x2 x1x0 00 01 11 10 x4=0 00 d d d d   01 d 0 0 0   11 d 0 0 0   10 d 1 1 1     x4=1 x3x2 x1x0 00 01 11 10   00 d 1 1 1   01 d d d d   11 d d d d   10 d d d d y3=x2‘         5 lentelė. y1 Karno diagrama y1 x3x2 x1x0 00 01 11 10 x4=0 00 d d d d   01 d 1 1 0   11 d 1 1 0   10 d 1 1 0     x4=1 x3x2 x1x0 00 01 11 10   00 d 1 1 0   01 d d d d   11 d d d d   10 d d d d y1=x0         Gauname šias išraiškas: y4=x4+x3x2; y3=x2‘; y2=x1‘+x0‘; y1=x0 y0=0; Naudodami programą Multisim sujungiame grandinę naudodami auksšiau gautas išraiškas ir patikriname ar gaunamos reikšmės yra teisingos. Išraiškas gavome teisingas, grandinė peteikta 1 pav. 1 pav. aritmetinio įtaiso schema Multisim programoje Toliau naudodami Quartus programą pasiruošėme kodo įkėlimui į maketą. Parašėme kodą kuris yra pateiktas žemiau ir priskyrėme reikalingus pin‘us. Prie kompiuterio prisijungę Altera Cyclon plokštę įkolėme kodą ir galėjome matyti rezultatus. Quartus kodas, Verilog HDL kalba: `timescale 1ns / 1ps module top( input x0,x1,x2,x3,x4, output y0,y1,y2,y3,y4 ); assign y0 = 0; assign y1 = x0; assign y2 = ~x1 | ~x0; assign y3 = ~x2; assign y4 = x4 | (x3 & x2); endmodule 3. II Užduoties įgyvendinimas Seka: 1 – 001; 2 – 010; 3 – 011; 5 – 101; 7 – 111; Žinodami reikalingą skaičių seką sudarėme 7 lentelę, nukreipėme skaičius į sekantį sekos numerį, taip gauname tinkamą seką. Tose vietose kur nieko nepriskyrėmė įrašiau 1 1 1, nes šis skaičius man geriausiai užpildė Karno diagramas. 7 lentelė. Kito būvio reikšmių lentelė y2y1y0 000 001 001 010 011 101 010 011 Y2Y1Y0 100 111 101 111 111 001 110 111 Naudodami kito būvio reikšmių lentelę sudarėme Karno diagramas (8-10 lentelės). Vieni kontūrai apibrėžti geltona ir žalia spalva, kuomet jis susikerta spalva- orandžinė, kad nebūtų labai painu trečią kontūra pažymėjau raodonos spalvos kraštinėmis. 8 lentelė. Y0 Karno diagrama y2\y1y0 00 01 11 10 Y0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 9 lentelė. Y1 Karno diagrama y2\y1y0 00 01 11 10 Y1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 10 lentelė. Y2 Karno diagrama y2\y1y0 00 01 11 10 Y2 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 Iš šių karno diagramų galime sudaryti funkcijas, kurias naudosime jungdami grandinę. Jos gaunsi tokios, kaip pateiktos žemiau. Y0=y0'+y2+y1; Y1=y2y1'+y1y0'+y1'y0; Y2=y2y1'+y2'y1y0+y2y0'; Pagal šias išraikas galime sujungti grandinę, kuri parodys ar automatas veikia tinkamai. Schema sujungėme naudodami paprastus loginius elementus ir D tipo trigerius. Sujungta schema veikė kaip priklauso (žr. 2 pav.) 2 pav. Mūro automatas sujungtas EWB programoje Pastabėję, jog grandinė tinkamai atvaizduoja norimą skaičių seką pereiname į programą Quartus, parašome kodą, priskiriame pin‘us, įkeliame kodą į Altera Cyclone, o gautą rezultatą parodėme dėstytojui. Quartus kodas, Verilog HDL kalba: `timescale 1ns / 1ps module Kursinis_2dalis( input clk, output [6:0] HEXO ); reg Y0,Y1,Y2; reg dclk=0; reg X=0; integer count=0,count2=0; reg [2:0] number=0; reg [6:0] dig; always@(posedge clk) begin; if (count==25000000) begin count

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!