Разработка решающего устройства на жесткой логике, страница 7

Рис. 2.9.1 – схема ПЛМ с пережиганием перемычек

                                           

Рис. 2.9.2 – условно-графическое обозначение ПЛМ

Рис. 2.9.3 – схема управляющего автомата

                                          54LS155DM                          KP531PT12                             KP531TM8

            ^{HD74LS167                        HD74LS167          54S05DM       К153ЛП5П            HD74LS167                      DM54S163J}

            _{DM54LS83AW                  DM54LS83AW                       54S153DM                          54S153DM}               

Рис. 2.9.4 – полная схема решающего устройства

3. Расчет времени выполнения заданной процедуры и определение минимальной длительности тактового интервала.

            При расчете минимальной длительности тактового интервала необходимо соблюдать условие, чтобы время срабатывания автомата было меньше либо равно тактовому интервалу. Следовательно, необходимо рассчитать суммарное время задержки при распространении сигнала в автомате.

  , где

τ₁ =30 нс - время задержки дешифратора;

τ₂ =38 нс - время задержки ПЛМ;

τ₃ =25 нс - время задержки триггера.

=30+38+25=93 нс.

Соответственно длительность тактового интервала не может быть меньше 93 нс. При этом необходимо проверить условие, чтобы максимальное время распространения сигнала в операционном устройстве было меньше либо равно времени формирования управляющего сигнала.

  , где

 нс – время задержки регистра;

нс – время задержки мультиплексора;

нс – время задержки сумматора;

 нс – время задержки регистра;

=18+12+24+18=72 нс.

Условие выполняется, следовательно, данное устройство работоспособно. Определим максимальную рабочую частоту устройства. Для того, чтобы иметь некоторый запас имеет смысл взять =110 нс. Тогда, частота будет равна  МГц.

Время выполнения операции можно рассчитать исходя из рисунка 2.3.1.  За первые три такта осуществляется сдвиг содержимого регистра Rg2, обнуление регистра Rg3 и прибавление содержимого регистра Rg1 с содержимым регистра Rg3; и в следующие два такта – сложение и сохранение результата в регистре Rg2. Сложение сумматором SM1 будет повторяться C раз, и, следовательно, общее время выполнения операции можно вычислить по следующей формуле:

    .

Если принять В равным единице, то

      нс.

Заключение.

            В ходе выполнения данной курсовой работы была выполнена одна из основных задач курса «Вычислительная техника и информационные технологии», а именно – проектирование простейшего операционного устройства реализующего заданную функцию. При выполнении работы потребовались практически все навыки, полученные в ходе изучения курса: синтез КЦУ, составление алгоритмов и граф-схем, знание различных видов кодирования и пр. В целом выполнение курсовой работы систематизирует знания, полученные в течение семестра.

Список использованной литературы.

1. Алферова З.Ф. Теория алгоритмов: Учеб. пособие для вузов. – М.: Статистика, 1973.

2. Глушков В.М. Синтез цифровых автоматов. – М.: Физматгиз, 1962.

3. Евреинов Э.В., Прангишвили И.В. Цифровые автоматы с настраиваемой структурой. – М.: Энергия, 1974.

4. Поспелов Д.А. Логические методы анализа и синтеза схем. – М.: Энергия, 1974.

5. Евреинов Э.В. Цифровая и вычислительная техника: Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1991.

6. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1988.

7. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ – Петербург, 2002.