Контрольні питання і завдання

1. Відкрийте файл cap.ewb. Використовуючи схему ЦАП на рис. 7, установите залежність вихідної напруги від значення двоичного коду на вході. Визначите розрізнювальну здатність, ЦАП (ціну молодшого розряду — МР) і отримаєте формулу для розрахунку вихідної напруги. Рекомендується працювати з генератором слова в покроковому режимі (Step).

2. Чи використовується ЦАП у складі бібліотечного АЦП?

3. Проведіть якісний порівняльний аналіз осциллограмм на рис. 8 і 10.

4. Проведіть порівняльний аналіз даних на мал. 8 і даних, зареєстрованих у текстовому файлі.

5. Відкрийте файл аср.ewb. Ознайомтеся зі схемою і принципом роботи аналого-цифрового перетворювача. Поясните принцип дії аналого-цифрового і цифро-аналогового перетворювача.

Лабораторна робота № 12

Тема: “Вивчення арифметично – логічного пристрою”

Мета: ознайомитись з основними принципами роботи та побудови арифметично-логічного пристрою на прикладі промислової мікросхеми 74181 (К155ИП3).

АЛП – операційний вузол ЕОМ, що виконує арифметичні і логічні операції над двома багато розрядними словами в залежності від керуючого слова. АЛП повинен задовольняти слідуючим вимогам: 1) виконання заданого набору операцій; 2) забезпечення порозрядного переносу і можливості його блокування; 3) забезпечення нарощуваності розрядності оброблюваних слів.

На мал.1 наведено умовне графічне зображення АЛП типу К155ИП3. Схема має 8 інформаційних входів: А0,В0,..А3,В3. На ці входи подаються чотири розряди чисел А і В, над якими виконуються арифметичні або логічні операції, визначені керуючими входами S0,..,S3.

Рис 1. Умовне графічне позначення арифметично – логічного пристрою.

Вхід модифікатора операцій М забезпечує вибір між арифметичними та логічними операціями. При М=1 блок прискореного переносу всередині АЛП, забезпечується перенос з розряду в розряд, блокується і схема виконує логічні операції. При М=0 блок прискореного переносу включається і схема виконує арифметичні операції.

Вхід С_n є входом переносу з попереднього розряду. Цей вхід необхідний при розрядності оброблюваних чисел, що перебільшує 4. На кожному з 4 інформаційних виходів F0,..., F3 отримується результат арифметичної або логічної операції над відповідними розрядами чисел А і В. В схемі АЛП існує спеціальний вихід К, що називається виходом порівняння (А=В). Для організації прискореного переносу в АЛП передбачено три виходи: G – вихід утворення переносу 4-розрядного каскаду, Р- вихід розповсюдження переносу 4-розрядного каскаду, С_n+1 – вихід переносу 4-розрядного каскаду. Аналітичний вираз для виходів сигналів АЛП мають слідуючий вигляд:

K=F0F1F2F3;

P =P3P2P1P0;

G =G3+G2P3+G1P3P2+G0P3P2P1 ;

C _n+4=G+PC_n

P _i=a_ib_iS₃+a_ib_iS₂ ;

G _i=a_i+b_iS_i+b_iS₀ ;

Повний набір операцій, виконуємих на АЛП, наведені в табл.1

Таблиця 1

Вибір функції S3S2S1S0	Позитивна логіка
	М=1 Логічні функції	М=0 Арифметичні операції
		Сn=1 (немає вхідного переносу)	Сn=0 (є вхідний перенос)
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111	F=A F= A+B F=A*B F=0 F= A*B F= B F=AB F= A*B F= A+B F= AB F=B F=A*B F=1 F= A+B F=A+B F=A	F=A F=A+B F= A+B F=мінус 1(доповнення до 2) F= A плюс А*В F= (A+B) плюс А*В F=A мінус В мінус 1 F= A*B мінус 1 F=A плюс A*B F=A плюс B F= (A+B) плюсA*B F=A*B мінус 1 F=A плюс A (зсув) F=(A+B) плюс A F= (A+B) плюс А F=A мінус 1	F=А плюс 1 F=(А+В) плюс 1 F= (А+В) плюс 1 F=0 F= А плюс А*В плюс 1 F=(А+В) плюс А*В плюс 1 F= А мінус В F=А*В F=А плюс А*В плюс 1 F=А плюс В плюс 1 F= (А+В) плюс А*В плюс 1 F=А*В F=А плюс А плюс1 F=(А+В) плюс А плюс 1 F= (А+В) плюс А плюс 1 F=А

Продовження таблиці 1

Вибір функції S3S2S1S0	Негативна логіка
	М=1 Логічні функції	М=0 Арифметичні операції
		Сn=1 (немає вхідного переносу)	Сn=0 (є вхідний перенос)
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111	F= A F= A*B F= A+B F=1 F= A+B F= B F= AB F= A+B F= A*B F=AB F=B F=A+B F=0 F= A*B F=A*B F=A	F=A F=A*B F=A*B F=0 F= A плюс (А+В) плюс 1 F= A*B плюс (А+В) плюс 1 F=A мінус В F= (A+B) плюс 1 F=A плюс (A+B) плюс 1 F=A плюс B плюс 1 F=A*B плюс (A+B) плюс 1 F=(A+B) плюс 1 F=A плюс A плюс 1 F=A*B плюс A плюс 1 F= A*B плюс А плюс 1 F=A плюс 1	F=А мінус 1 F=А*В мінус 1 F= А*В мінус 1 F=мінус 1 (доповнення до 2) F= А плюс (А+В) F=А*В плюс (А+В) F=А мінус В мінус 1 F= А+В F=А плюс (А+В) F=А плюс В F= А*В плюс (А+В) плюс 1 F=А+В F=А плюс А (зсув) F=А*В плюс А F= А*В плюс А F=А

Крім 32 арифметичних операцій (16 при наявності переносу і 16 при відсутності переносу) і 16 логічних операцій, АЛП може здійснювати операцію порівняння двох чисел. Вихід К використовується для вказування А=В, коли АЛП знаходиться в режимі, що дозволяє виконувати операцію віднімання. Для цього необхідно подати комбінацію 0110 на виходи S0-S3, M=0, C_n=1, тоді АЛП біде виконувати операцію віднімання і на кожному виході F_i з’явиться результат множення операції F_i=A_i мінус В_i мінус одиниця.

При А=В на всіх виходах f_i буде одиниця, на виході К буде також одиниця. Вихід порівняння К має відкритий колектор і може бути з’єднаний (“монтажне И”) с іншими виходами К аналогічних схем для порівняння більш ніж 4-розрядних чисел.

Виходи утворення і розповсюдження переносу G і P використовуються при об’єднанні декількох схем АЛП за допомогою блока прискореного переносу К155ИП4. За допомогою цього блоку можна сформувати прискорений перенос між групами АЛП в межах 16, 32, 64 розрядів.

По аналогічній структурі виконані АЛП: 134ИП3, 530ИП3, 531ИП3, 564ИП3.

АЛП є основою при розробці центральних процесорних елементів мікропроцесорних комплектів ВІС.

Порядок виконання роботи.

10. Завантажити програму Electronics Workbench Відкрити файл Alu. ewb.

11. За допомогою генератора слів вибрати коди операндів А0..А3 и В0..В3 .

3. Кнопками 0..1 на клавиатурі (S0..S1) набрати код операції ( операції видаються викладачем ).

4. Встановити М=0 ( арифметичні операції ) Сn=1 ( операції без внутрішнього переносу ).

5. Виконати декілька операцій і результати занести в таблицю.

   № опыта	А0..А3	В0..В3	S0..S3	F0..F3
   1	0101	1010
   2	0011	1001
   3	..........	........	..........	...........
   N	1100	1101

6. Повторити пункт 4, тільки для Сn=0 (з урахуванням внутрішнього переносу ). результати занести в таблицю.

   № опыта	А0..А3	В0..В3	S0..S3	F0..F3
   1	0101	1010
   2	0011	1001
   3	..........	........	..........	...........
   N	1100	1101

7. Встановити М=1 (логічні операції ). Сn – не враховується. Провести операції аналогічно пункту 4. результати занести в таблицю.

   № опыта	А0..А3	В0..В3	S0..S3	F0..F3
   1	0101	1010
   2	0011	1001
   3	..........	........	..........	...........
   N	1100	1101

8. Проаналізувати результати. Пояснити різницю між операціями без переносу і з урахуванням переносу. Пояснити як працює АЛП.

Лабораторна робота №13

Тема: Оперативно запам'ятовуючий пристрій

Ціль роботи: Вивчити принцип роботи ОЗУ виконаного на логічних елементах.