Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Курский государственный технический университет»

Кафедра «Вычислительная техника» курсовой проект

по дисциплине «Схемотехника ЭВМ»

(наименование учебной дисциплины)

на тему «Проектирование арифметического устройства и счетчика Джонсона»

Специальность (направление подготовки)

230101.65 – Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

(код, наименование)

Автор проекта ______________________ _______________________

(инициалы, фамилия) (подпись, дата)

Группа ___________

Руководитель работы (проекта) ____________________ ___________________

(инициалы, фамилия) (подпись, дата)

Работа (проект) защищена ________________________

(дата)

Оценка_____________________

Председатель комиссии _________________________ ____________________

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Члены комиссии ________________________ _________________________

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

________________________ __________________________

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

________________________ __________________________

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Курск, 20 ___ г.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Курский государственный технический университет»

Кафедра «Вычислительная техника»

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Студент _____________________ шифр ______________ группа __________

(фамилия, инициалы)

1. Тема _____________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

2. Срок представления проекта к защите «_____» ___________ 20 ___ г.

3. Исходные данные (для проектирования, для научного исследования):

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

____________________________________________________________________

4. Содержание пояснительной записки курсовой работы (проекта):

4.1._________________________________________________________________

4.2._________________________________________________________________

4.3._________________________________________________________________

4.4._________________________________________________________________

4.5._________________________________________________________________

4.6._________________________________________________________________

4.7._________________________________________________________________

5. Перечень графического материала:____________________________________

____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Руководитель проекта ____________________ ____________________ (подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Задание принял к исполнению ____________________________

(подпись, дата)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………….

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АРИФМЕТИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА ……………

1.1. Назначение. Структурная схема устройства ………… ……………………

1.2. Функциональная схема преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный код ……………………………………………………………..…..

1.3. Функциональная схема устройства вычитания в двоично-десятичном коде

1.4. Элементная база устройства …………………………………………………..

1.5. Электрическая принципиальная схема арифметического устройства …….

1.6. Время выполнения операции ……………………………………………….

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ 8-РАЗРЯДНОГО СЧЕТЧИКА ДЖОНСОНА …………

2.1. Принцип работы счетчика Джонсона ………..………… ……………………

2.2. Элементная база счетчика …………………………………………………….

2.3. Синтез функций возбуждения триггеров счетчика …………………………

2.3.1. Режим хранения …………………………………………………………..

2.3.2. Режим загрузки …………………………………………………………..

2.3.1. Режим счета …..…………………………………………………………..

2.4. Анализ работы счетчика после сбоя ……………………………………..…..

2.5. Электрическая принципиальная схема счетчика ……………………………

2.6. Временные диаграммы при выполнении операции счета. Быстродействие счетчика ..................................................................................................................

2.7. Анализ временных состязаний и устойчивости ………………………………

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………..

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ……………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

В процессе курсового проектирования необходимо разработать два цифровых устройства. Все цифровые устройства делятся на комбинационные и последовательностные. Комбинационные устройства называют также комбинационными цепями (КЦ), а последовательностные – автоматами с памятью (АП). Различия между КЦ и АП имеют фундаментальный характер.

Выходные величины КЦ зависят только от текущего значения входных величин (аргументов). Предыстория значения не имеет. После завершения переходных процессов в КЦ на их выходах устанавливаются выходные величины, на ко­торые характер переходных процессов влияния не оказывает. Во время переходных процессов на выходах КЦ появляются временные сигналы, не преду­смотренные описанием работы КЦ и называемые рисками. Со временем они исчезают, и выход КЦ приобретает значение, предусмотренное логической формулой, описывающей работу цепи. С этой точки зрения переходные процессы в КЦ не опасны. Арифметическое устройство относится к категории КЦ.

Счетчик Джонсона относится к классу АП. Наличие элементов памяти придает АП свойство иметь некоторое внутреннее состояние Q, определяемое совокуп­ностью состояний всех элементов памяти. В зависимости от внутреннего состояния (далее называемого просто состоянием), АП различно реагирует на один и тот же вектор входных сигналов X. Воспринимая входные сигналы при определенном состоянии, АП переходит в новое состояние и вырабатыва­ет вектор выходных переменных Y. Таким образом, для АП Q_н = φ (Q, X) и Y = ψ (Q, X), где Q_н и Q – состояния АП после и до подачи входных сиг­налов (индекс "н" от слова "новое").

Переходы АП из одного состояния в другое начинаются с некоторого ис­ходного состояния Q₀, задание которого также является частью задания ав­томата. Следующее состояние зависит от Q₀ и поступивших входных сигна­лов X. В конечном счете, текущее состояние и выходы автомата зависят oт начального состояния и всех векторов X, поступавших на автомат в предше­ствующих сменах входных сигналов. Таким образом, вся последовательность входных сигналов определяет последовательность состояний и выходных сигналов. Это объясняет название «последователъностные схемы», также при­меняемое для обозначения АП.

Автоматы с памятью в каноническом представлении разделяют на две части: память и комбинационную цепь. На входы КЦ полаются входные сигналы и сигналы состояния АП. На ее выходе вырабатываются выходные сигналы и сигналы перевода АП в новое состояние.