МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

(технический университет)

Курсовая работа

По курсу «Схемотехника ЭВМ»

Блок управления спец-ЭВМ

Вариант 11

Выполнил:

Студент

Группа С-61

Преподаватель:

Трубочкина Н.К.

Москва 2004

Содержание

Содержание 2

Постановка задачи. 3

Введение 5

Моделирование вентиля ЭСЛ в программе схемотехнического моделирования Tanner T-Spise Pro 5

Проектирование JK/R – триггера. 7

Проектирование счетчика с коэффициентом пересчета 12. 9

Моделирование ПЛМ в программе схемотехнического моделирования Tanner T-Spise Pro 12

Проектирование D – триггера 18

Проектирование схемы блокировки. 18

Функциональная схема регистра со схемой блокировки 19

Анализ технических параметров схемы 20

Выводы 20

Список литературы 20

Постановка задачи.

Разработать устройство управления спец-ЭВМ, имеющее:

а) формат команды

Y 1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

код типа Адрес первого Адрес второго

передачи операнда операнда

б) структурную схему

Программа, реализуемая блоком управления, содержит набор команд:

А = ( а₁,а₂,..........................a_n )

где:

N - число команд в программе, ai - номер команды, хранимой в ПЛМ.

В ПЛМ (или другой схеме памяти) на 4 входа и 10 выходов записана следующая информация:

Y ₁=M_i1(m₁ⁱ¹, m₂ⁱ¹,…………m_k1ⁱ¹)

Y₂=M_i2(m₁ⁱ², m₂ⁱ²,…………m_k2ⁱ²)

………………………………….

………………………………….

Y₁₀=M_i10(m₁ⁱ¹⁰, m₂ⁱ¹⁰,…………m_k1ⁱ¹⁰)

где: Mij - множество номеров минтермов (m), входящих в j-ю функцию выхода ПЛМ (или другой схемы памяти).

Выбранная из ПЛМ команда должна поступать в первый регистр (РГ1). Первые два разряда команды определяют последующую передачу информации: если первые два разряда выбранной команды Y1, Y2 совпадают с содержимым регистра типа передачи (РГТП) или другой схемы, выполняющей функцию сравнения, то содержащиеся в первом регистре РГ1 адреса двух операндов ( УЗ ÷У10 ) поступают во второй регистр РГ2, в противном случае эта информация подается в третий регистр РГЗ.

Массивы минтермов:

M₁ = (0,2,З,5,7,8,10,12)

М₂ = (6,7,8,13,14,15)

М₃ = (0,1,3,5,8,14,15)

М₄ = (5,9,11,14,15)

М₅ = (3,4,6,8,10,12,14)

М₆ = (2,4,6,8,11,13,15)

М₇ = (2,4,6,8,10,12,13,14)

М₈ = (1,7,8,9,10,13,14)

М₉ = (2,3,4,7,8,9,15)

М₁₀ = (1,7,8,9,10,13,15)

М₁₁ = (4,7,9,11,12,13,15)

М₁₂ = (3,4,6,7,10,11,13,14)

М₁₃ = (9,11,13,14,15,)

М₁₄ = (0,2,4,7,8,9,13,14)

М₁₅ = (2,6,8,10,11,12)

М₁₆ = (0,1,3,7,9,11)

Последовательность номеров команд:

A = (1, 6, 9, 4, 3, 2, 12, 13, 7, 5, 12, 13)

Описание ПЛМ

№	X4X3X2X1	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8	Y9	Y10
		M15	M16	M5	M4	M3	M8	M7	M9	M12	M11
0	0000	0	1	0	0	1	0	0	0	0	0
1	0001	0	1	0	0	1	1	0	0	0	0
2	0010	1	0	0	0	0	0	1	1	0	0
3	0011	0	1	1	0	1	0	0	1	1	0
4	0100	0	0	1	0	0	0	1	1	1	1
5	0101	0	0	0	1	1	0	0	0	0	0
6	0110	1	0	1	0	0	0	1	0	1	0
7	0111	0	1	0	0	0	1	0	1	1	1
8	1000	1	0	1	1	1	1	1	1	0	0
9	1001	0	1	0	0	0	1	0	1	0	1
10	1010	1	0	1	0	0	1	1	0	1	0
11	1011	1	1	0	0	0	0	0	0	1	1
12	1100	1	0	1	0	0	0	1	0	0	1
13	1101	0	0	0	0	0	1	1	0	1	1
14	1110	0	0	1	1	1	1	1	0	1	0
15	1111	0	0	0	1	1	0	0	1	0	1

Введение

1. Общий подход к проектированию конкретных блоков.

Генератор чисел постоен на JK/R триггерах

Память выполнена на ПЛМ

Регистры построены на D – триггерах

2. Выбор схемотехнического базиса.

Основным критерием проектирования мною выбрана быстродействие схемы. Этот критерий востребован в военной промышленности. Таким образом, я выбрал вентиль ЭСЛ. Это самый быстродействующий вентиль, так ни один из транзисторов содержащихся в нем не находится в режиме насыщения. То есть требуется значительно меньшее время для переключения схемы, чем в других базисах.

3. Выбор логического базиса.

Так как в военной промышленности основным критерием является быстродействие схемы, то я выбрал наиболее «быстрый» базис ИЛИ-НЕ-Монтажное ИЛИ

Моделирование вентиля эсл в программе схемотехнического моделирования Tanner t-Spise Pro

Изображение схемы в модуле S-Edit

Текст программы полученный в модуле T-Spise:

* SPICE netlist written by S-Edit Win32 6.02

* Written on May 19, 2004 at 21:50:43

* Waveform probing commands

.probe

.options probefilename="esl.dat"

+ probesdbfile="C:\Схемотехника ЭВМ\esl.sdb"

+ probetopmodule="Module0"

* Main circuit: Module0

R1 N1 N7 2000 TC=0.0, 0.0

Q2 N39 in2 N29 NPN area=1

Q3 Gnd N30 ili NPN area=1

Q4 Gnd N39 ili-ne NPN area=1

Q5 N39 in3 N29 NPN area=1

Q6 N39 in1 N29 NPN area=1

Q7 Gnd N27 N1 NPN area=1

Q8 N30 N1 N29 NPN area=1

D9 N27 N25 DIODE area=1

D10 N25 N13 DIODE area=1

R11 N29 N7 1180 TC=0.0, 0.0

R12 Gnd N30 300 TC=0.0, 0.0

R13 in1 N3 50 TC=0.0, 0.0

R14 Gnd N39 290 TC=0.0, 0.0

R15 ili N7 1500 TC=0.0, 0.0

R16 N13 N7 2350 TC=0.0, 0.0

R17 Gnd N27 300 TC=0.0, 0.0

R18 ili-ne N7 1500 TC=0.0, 0.0

R19 in2 N2 50 TC=0.0, 0.0

R20 in3 N5 50 TC=0.0, 0.0

v21 N7 Gnd -5.2

v22 N2 Gnd -3

v23 N5 Gnd -3

v24 N3 Gnd pulse(-1.61 -0.81 4n 2n 2n 5n 14n)

.tran 0.01n 20n

.model diode d

.model npn npn

.print tran v(ili-ne) v(ili) v(in1)

Переходная характеристика полученная в модуле W-Edit:

С помощью графика можно вычислить, что задержка переключения схемы 1 нс.

Мощность работы вентиля P = 0.5 * Epit(I₀ + I₁) =0.5 * 5.2 (11.76 + 11.45) = 60.35 мВт

Проектирование jk/r – триггера.

C	R	J	K	Qn	Qn+1
0	0	0	0	0	0
0	0	0	0	1	1
0	0	0	1	0	0
0	0	0	1	1	1
0	0	1	0	0	0
0	0	1	0	1	1
0	0	1	1	0	0
0	0	1	1	1	1
0	1	0	0	0	0
0	1	0	0	1	1
0	1	0	1	0	0
0	1	0	1	1	1
0	1	1	0	0	0
0	1	1	0	1	1
0	1	1	1	0	0
0	1	1	1	1	1
1	0	0	0	0	0
1	0	0	0	1	1
1	0	0	1	0	0
1	0	0	1	1	0
1	0	1	0	0	1
1	0	1	0	1	1
1	0	1	1	0	1
1	0	1	1	1	0
1	1	0	0	0	0
1	1	0	0	1	0
1	1	0	1	0	0
1	1	0	1	1	0
1	1	1	0	0	0
1	1	1	0	1	0
1	1	1	1	0	0
1	1	1	1	1	0

Алгоритм работы триггера можно описать следующим образом. Когда на вход С подается 0, то проиходит сохранение сигналов на выходе, когда 0 – работает JK/R – триггер. Когда на вход R подается 0, то работает JK – триггер, когда 1 – происходит сброс триггера в 0.

+ + =

=

+ + =

=

Функциональная схема JK/R - триггера

Задержка JK/R – триггера 3 τ, мощность 11 Р.