Проект функционального узла для выполнения микроопераций в вычислительной системе; анализ вариантов реализации. Интегральная и электрическая схемы узла; оценка переходных процессов и предельного быстродействия. Расчет и выбор генератора тактовых сигналов.
Аннотация к работе
Основой построения любого узла вычислительной системы является элементная база, которая определяет параметры и характеристики ЭВМ. Для анализа и синтеза цифровых схем применяется аппарат алгебры логики, позволяющий минимизировать аппаратные затраты при их реализации.Специализированный распределитель тактовых сигналов, вырабатывающий восемь выходных сигналов, конструктивно и схемотехнически реализован в виде ТЭЗА, подключаемого на внешний интерфейс с n-разрядной шиной данных (D) и двумя управляющими сигналами (С1, С2); выходные сигналы узла выводятся на свободные контакты разъема. Для управления режимами работы узла в него с шины данных по инверсному сигналу С1 записывается код операции, а инверсный сигнал С2 является импульсом запуска новой команды. В этом случае, так как счетчик не имеет сброса, операция производится путем параллельной записи нуля в данный счетчик, и в таком состоянии он находится постоянно. В случае записи в регистр управления очередного режима (автоколебательного или ждущего), после подачи сигнала C2 счетчик начинает отсчет от записанного в него параллельно числа по сигналу синхроимпульса. Реализация распределителя импульсов на основе сдвигающего регистра: Формирователь импульсов реализован на трех сдвигающих регистрах.Распределитель импульсов на основе счетчика и дешифратора: узел вычислительный микрооперация сигналВ реализованных узлах используются микросхемы с размерами корпусов DIP14 и DIP16.Низкий уровень напряжения на входах установки или сброса устанавливает выходы триггера в соответствующее состояние вне зависимости от состояния на других входах (C и D). При наличии на входах установки и сброса напряжения высокого уровня для правильной работы триггера требуется предварительная установка информации по входу данных относительно положительного фронта тактового сигнала, а также соответствующая выдержка информации после подачи положительного фронта синхросигнала. Низкий уровень напряжения на входах установки или сброса устанавливает выходы триггера в соответствующее состояние вне зависимости от состояния на других входах (C, J и K). При наличии на входах установки и сброса напряжения высокого уровня для правильной работы триггера требуется предварительная установка информации по входам J и относительно положительного фронта тактового сигнала, а также соответствующая выдержка информации после подачи отрицательного фронта синхросигнала С. При подаче на вход напряжения низкого уровня, а на вход J-высокого уровня, триггер будет работать в качестве счетного, а при объединении входов J и - в качестве D-триггера.Для обеспечения надежной работы схемы и увеличения помехоустойчивости напряжение питания в цепи в цифровых устройствах обязательно фильтруются. Как правило, используется простейший способ фильтрации - при помощи конденсаторов. В СОСТАВТЭЗА вводятся: - один низкочастотный электрический конденсатор значительной емкости по каждой из шин питания (используются конденсаторы типа К50, К52, К53, или подобные им). При разработке был использован конденсатор К50 на 10МКФ.При составлении временных диаграмм находится и отображается случай такого сочетания входных сигналов и режимов работы, при которых переходный процесс в схеме наиболее длителен.Генератор синхроимпульсов представленный на рис. 3 вырабатывает сигнал с частотой, которая рассчитывается по формулеЦепь начального сброса R1-C1 рассчитывается на 100мс.Для расчета средней потребляемой мощности требуется подсчитать сумму произведений напряжения питания на средний ток потребления каждой микросхемы. Микросхемы, используемые в выбранном варианте: Элемент Тип ИС Колво ИС Средний ток ИС, МА Суммарный ток, МАВ данном курсовом проекте был разработан формирователь импульсов, реализованный различными способами.
План
Содержание
Введение
1. Сравнительный анализ возможных вариантов реализации узла
2. Описание возможных вариантов реализации разрабатываемого узла на уровне функциональных схем
3. Выбор наилучшего варианта реализации по заданному критерию
4. Описание используемых интегральных схем
5. Разработка принципиальной электрической схемы узла
6. Анализ переходных процессов и оценка предельного быстродействия
7. Выбор генератора тактовых сигналов (ГТИ) и расчет параметров его элементов
8. Начальная установка
9. Расчет потребляемой мощности
Заключение
Список использованных источников
Введение
Основой построения любого узла вычислительной системы является элементная база, которая определяет параметры и характеристики ЭВМ.
Для анализа и синтеза цифровых схем применяется аппарат алгебры логики, позволяющий минимизировать аппаратные затраты при их реализации. Одним из основных понятий алгебры логики являются булевы функции, которые, также как и их аргументы (логические переменные), могут принимать только два значения - 0 и 1. Реализация булевых функций осуществляется логическими элементами, которые и составляют основу всех узлов ЭВМ.
Элементом ЭВМ называется простейшая компонента, реализующая логическую или вспомогательную функцию над двоичными переменными.
Набор стандартных элементов, реализующих определенные логические функции, образует систему элементов.
Системой элементов называется функционально полный набор логических элементов, объединенный общими электрическими, конструктивными и технологическими параметрами, использующий одинаковый способ представления информации и одинаковый тип межэлементных связей.
Функциональный узел - устройство, предназначенное для выполнения типовых микроопераций в вычислительной системе.
Вывод
В данном курсовом проекте был разработан формирователь импульсов, реализованный различными способами. Самым подходящим по критерию оптимальности (Smin) является узел, реализованный на основе счетчика и дешифратора. Его площадь - 1845 мм2
Спроектированный узел полностью удовлетворяет техническому заданию.