МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА
Запорожский национальный технический университет
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К лабораторным работам
по дисциплине
”Проектирование микропроцессорных устройств и систем”
для студентов специальностей 8.05010201 – «Компьютерные системы и сети», 8.05010203 – «Специализированные компьютерные системы» всех форм обучения
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ
2011
ЗМІСТ
ВСТУП 4
1 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ EWB 5
1.1 Основные технические характеристики микросхем 6
1.2 Типы логики 7
1.3 «Стандартные» микросхемы 11
1.4 Семиотика «стандартных» микросхем 12
1.5 Микросхемы-аналоги 13
1.6 Техническая документация 27
1.7 Краткий англо-русский словарь терминов 29
2 РАЗРАБОТКА ИСПЫТАТЕЛЬНОГО СТЕНДА 49
3 СТРУКТУРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ САПР ALDEC ACTIVE-HDL 61
4 МОДЕЛЮВАННЯ МІКРОПРОГРАМНОГО АВТОМАТА 72
4.1 Мікропрограмний автомат 72
4.2 Абстрактний автомат 73
4.3 Мова опису цифрових систем VHDL 75
4.4 Модель мікропрограмного автомату 75
4.5 Побудова графу переходів 79
4.6 Моделювання роботи автомата 82
4.7 Отримання часових діаграм 85
4.8 Хід роботи 86
4.9 Зміст звіту 86
4.10 Контрольні запитання 87
5 ЕКОНОМІЧНЕ КОДУВАННЯ СТАНІВ АВТОМАТУ 88
5.1 Структурний автомат 88
5.2 Тригери 89
89
5.3 Економічне кодування станів 90
5.4 Хід роботи 98
5.5 Зміст звіту 99
5.6 Контрольні запитання 99
6 КАНОНІЧНИЙ МЕТОД СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗУ 101
6.1 Кодована форма ПСТ 101
6.2 Складання логічної схеми 102
6.3 Ціна логічної схеми за Квайном 107
6.4 Хід роботи 108
6.5 Зміст звіту 109
6.6 Контрольні запитання 109
7 ПРОЕКТУВАННЯ МІКРОПРОГРАМНОГО АВТОМАТА 110
7.1 Реалізація автомату на ПЛМ 110
7.2 Хід роботи 112
7.3 Зміст звіту 117
7.4 Контрольні запитання 118
ЛІТЕРАТУРА 119
ВСТУП
Для перетворення даних використовуються операційні пристрої – процесори, канали уведення-виведення, пристрої управління зовнішніми пристроями і т. ін. Функцією операційного пристрою є виконання заданої множини операцій O = {o1..,oI} над вхідними словами H = {h1..,hF} з метою обчислення слів B = {b1..,bG}, що є результатами операцій.
Структурно-функціональна організація цифрового пристрою визначає порядок його функціонування і структуру. Структурно-функціональна організація операційного пристрою базується на принципі мікропрограмного керування, який полягає в наступному [1].
Будь-яка операція oi, i=1..,I, що реалізується пристроєм, розглядається як складна дія, яка розділяється на сукупність елементарних дій над даними – мікрооперації.
Для керування порядком виконанняя мікрооперацій використовуються логічні умови, які залежно від результатів перетворення даних, приймають значення '1' або '0'.
Процес виконання операцій в пристрої описується алгоритмом, що в термінах мікрооперацій і логічних умов зветься мікропрограмою. Мікропрограма визначає порядок перевірки значень логічних умов і проходження мікрооперацій, необхідний для отримання необхідних результатів.
Мікропрограма визначає порядок функціонування операційного пристрою, і, як наслідок, – його структуру.
Операційний пристрій може бути реалізований по-різному. Точка зору на процес його функціонування у вигляді покрокового виконання послідовності мікрооперацій і перевірки логічних умов, що обумовлений мікропрограмою, є результативною. Це дозволяє упорядкувати і формалізувати проектування операційних пристроїв різного призначення [1,2].
Лабораторний практикум з дисципліни "Спеціалізована архітектура ЕОМ" присвячений вивченню основ проектування схемних керуючих пристроїв – мікропрограмних автоматів (МПА).
Хоча лабораторні роботи виконуються в САПР Aldec Active-HDL, програми мовою VHDL без значних змін можуть бути використані в інших системах підтримки HDL моделювання (ModelSim, Lenardo Spectrum, VeryBest та ін.). Додаткові відомості з мови VHDL і правил використання САПР Aldec Active-HDL можна отримати в [3-7].