Лабораторна работа № 1 Проектування наносхеми мультиплексора

Мета роботи: Навчитись автоматизованому проектуванню наносхем мультиплексорів на КА.

Теоретичні відомості

У комбінаційних пристроях на КА (автомати без пам’яті) вихідні сигнали однозначно обумовлюються тільки діючою в цей час комбінацією вхідних сигналів і не залежать від вхідних сигналів, що діяли раніше.

Мультиплексор керує передачею інформації від декількох вхідних джерел в одну вихідну нанолінію. Двовходовий мультиплексор має два інформаційні входи даних та , один адресний вхід і один прямий вихід (рис.4.1, а). Реалізацію цього мультиплексора виконують на двох мікроелектронних логічних елементах 2І, одному НІ та одному 2АБО (рис 4.1, б). На рис. 4.1, в наведена його еквівалентна схема на трьох наноелектронних мажоритарних елементах (2 з 3) та одному елементі заперечення НІ.

а) б)

в)

Рис. 4.1. Умовне позначення мультиплексора (а), його еквівалентні схеми на базі мікроелектронних логічних елементів (б) та наноелектронних мажоритарних елементів (в)

Завдання до виконання лабораторної роботи

Розробити проект наносхеми та дослідити роботу двовходового мультиплексора на квантових коміркових автоматах за допомогою САПР QCADesigner.

1. Запустити САПР. Створити наносхему на КА двовходового мультиплексора на проектному планшеті, як показано для прикладу на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Наносхема на КА мультиплексора (2→1)

2. Розділити отриманий масив комірок на зони синхронізації та створити три входи, програмовані входи та один вихід.

3. Виконати команду головного меню Simulation/Start Simulation та отримати результати моделювання у вигляді осцилограм, зразки яких для прикладу наведені на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Результати моделювання наносхеми на КА двовходового мультиплексора

Завдання до оформлення лабораторної роботи

Для захисту лабораторної роботи потрібно підготуватися до відповідей на контрольні запитання та оформити протокол, який вміщує:

1. Теоретичні відомості про мультиплексорні наносхеми на КА.

2. Розроблену наносхему мультиплексора та осцилограми, які моделюють його роботу. Пояснити отримані результати.

3. Висновки.

Контрольні запитання

4.1. Який принцип роботи мультиплексора?

4.2. Де застосовують мультиплексори?

4.3. Довести математично, що мікроелектронна схема, зображена на рис. 4.1,б, виконує функцію мультиплексора (2→1).

4.4. Використовуючи рівнозначності мажоритарного вибору, довести, що наносхема, наведена на рис. 4.1, в, виконує функцію мультиплексора (2→1).

4.5. Довести зв'язок між булевою функцією алгебри логіки дії мультиплексора (2→1) та його мажоритарними рівнозначностями.

4.6. Побудувати таблицю дійсності для всіх вузлів еквівалентних схем мультиплексора (2→1).

4.7. Дослідити розподіл електронів в КА наносхеми мультиплексора (2→1), коли на його входах діють коди та .

Лабораторна робота № 2 Проектування наносхеми на квантових автоматах для логічного додавання за модулем два

Мета роботи: Навчитись автоматизованому проектуванню наносхем, що виконують функцію додавання за модулем два чи Виключне АБО.