Лабы / lab5

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра Вычислительной техники

отчет

по лабораторной работе №5

по дисциплине «Узлы и устройства СВТ»

Тема: Исследование регистров

Студенты гр. 8308		Треско М.Ю.
		Шубинов Р.В.
Преподаватель		Бондаренко П.Н.

Санкт-Петербург

2021

Цель работы

Цель работы – исследовать особенности проектирования регистров различного типа, закрепить навыки синтеза и экспериментального исследования узлов в среде Quartus II.

Часть 1

Задание

Предполагает разработку 4-разрядного параллельного регистра с использованием триггеров заданного типа. Дополнительно указывается фронт тактового сигнала, по которому происходит срабатывание (↑ – подъем тактового сигнала, ↓ – спад тактового сигнала). Вариант задания представлен в таблице 1.

Табл.1.

Тип триггера	Такт	Асинхронный сброс/установка	Разрешение выдачи
JK	↑	Установка	L

Принципиальная схема

На рисунке 1 представлена схема комбинационного узла, который представляет собой 4-разрядный параллельный регистр.

Рисунок 1 - Принципиальная схема

Функциональная схема

Схема 4-разрядного параллельного регистра представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Функциональная схема

Результаты функционального и временного моделирования

На рисунке 3 представлена функциональное моделирование 4-разрядного параллельного регистра.

Рисунок 3 - Результаты функционального моделирования

На рисунке 4 представлена функциональное моделирование 4-разрядного параллельного регистра.

Рисунок 4 - Результаты временного моделирования

Часть 2

Задание

Предлагается разработать многофункциональный регистр на базе D-триггеров. Закодируем операции, которые необходимо реализовать.

Табл 2.

S0	0	0	1	1
S1	0	1	0	1
Обозначение	I	S	R	L
Функция	Параллельная загрузка	Установка в 1 всех разрядов	Сдвиг вправо циклический	Сдвиг влево, заполнение 1

Пусть входные сигналы обозначаются как IN0-IN3, входы триггеров как D0-D3, а выходы триггеров как Q0-Q3. Тогда зададим входы триггеров с помощью формул.

Рисунок 5: Входные функции триггеров

Принципиальная схема

Принципиальная схема многофункционального регистра на базе D-триггеров представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Принципиальная схема

Функциональная узла

Схема многофункционального регистра на базе D-триггеров представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Функциональная схема

Результаты функционального и временного моделирования

Функциональное моделирование многофункционального регистра на базе D-триггеров представлено на рисунке 8.

Рисунок 8 - Результаты функционального моделирования

Временное моделирование многофункционального регистра на базе D-триггеров представлено на рисунке 9.

Рисунок 9 - Результаты временного моделирования

Описание процесса макетирования

Схема проекта была дополнена таким образом, чтобы обеспечить понижение частоты входного тактового сигнала с помощью специально добавленного счетчика для того, чтобы можно было комфортно наблюдать работу регистра при выполнении сдвигов. Загрузили проект в учебную плату. Данные, загружаемые в регистр, и код микрооперации формировали на движковых переключателях. Результаты работы проекта наблюдали на светодиодной линейке. Перебрали на переключателях входные значения и проверили работу многофункционального регистра. Схема работала корректно.

Выводы

В данной лабораторной работе мы исследовать особенности проектирования регистров различного типа, закрепить навыки синтеза и экспериментального исследования узлов в среде Quartus II.