по дисциплине «Моделирование процессов и систем»
Цель работы: исследование возможностей пакета Simulink по моделированию элементов цифровых вычислительных машин фон-неймановской архитектуры: двоичных сумматоров, триггеров, комбинаторной логики, статической и динамической памяти, арифметико-логических операций и управляющих команд.
Порядок выполнения работы:
1. Разработайте модели, позволяющие производить перевод натуральных десятичных чисел в двоичную систему счисления и обратно (используйте N двоичных разрядов, N = 4 или 8).
2. Используя средства комбинаторной логики или блоки логических операций, постройте модель N-разрядного двоичного сумматора (модель такого сумматора можно реализовать в виде набора одноразрядных двоичных сумматоров, учитывайте переносы из младшего и в старший разряды числа). Сложите два десятичных числа с помощью разработанного сумматора.
3. Постройте модель двоичного регистра на основе RS-триггеров (используйте модель RS-триггера из библиотеки Simulink’а или разработанную самостоятельно). При помощи соответствующих управляющих сигналов реализуйте модель регистра-защелки.
4. Постройте модель ячейки динамической памяти на основе КМОП логики (для упрощения модели можно использовать конденсатор вместо КМОП транзистора). Обеспечьте возможность периодической регенерации содержимого данной ячейки (по соответствующему тактовому сигналу при разряде конденсатора более, чем на 50 %), а также чтения и записи в нее данных. Обратите внимание, что операция чтения содержимого ячейки динамической памяти требует последующей регенерации ее содержимого. Временные параметры для работы памяти выберите самостоятельно.
5. Постройте модель банка динамической памяти в виде массива N-разрядных двоичных слов. Обеспечьте возможность записи и чтения двоичных слов. В качестве временного буфера для хранения записываемого (читаемого) слова используйте двоичный регистр-защелку. Для доступа к памяти используйте адресное слово, генерирующее два сигнала – RAS для выбора слова и CAS для последовательного выбора разрядов данного слова.
6. Разработайте и реализуйте действующую модель вычислительной машины фон Неймана, т.е. использующей следующие элементы: раздельную память команд и данных, внешние устройства для ввода и вывода данных, арифметико-логическое устройство (в данном случае, сумматор с набором регистров), устройство управления (подача команд на обработку данных, чтение и запись данных в память, обмен данными между памятью и внешними устройствами, регенерация содержимого динамической памяти и т.п.). Порядок обработки данных: считывание двух натуральных десятичных чисел из устройства ввода в память, фиксирование адресов хранимых чисел, считывание команды (суммирование), чтение операндов из памяти в регистры арифметико-логического устройства, выполнение операции суммирования, занесение результата в память, вывод на устройство отображения в десятичном формате.
7. * Дополните набор выполняемых команд операциями вычитания двух натуральных чисел, поразрядного сдвига влево и вправо.
8. * Реализуйте систему прерываний (одно-два внешних прерывания), с сохранением данных в стеке.
9. Постройте временные диаграммы работы разработанной модели вычислительной машины.
10. Защитите работу.
(* - задания повышенной сложности, выполнение не является обязательным)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
