МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Запорізький національний технічний університет
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
До лабораторних робіт
з дисципліни
«Проектування мікропроцесорних систем»
Частина 1
для студентів спеціальностей 8.05010201 – «Комп'ютерні системи і мережі», 8.05010203 – «Спеціалізовані комп'ютерні системи» усіх форм навчання
ЗНТУ-2015
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Проектування мікропроцесорних пристроїв і систем» для студентів спеціальностей 8.05010201 - «Комп'ютерні системи і мережі», 8.05010203 - «Спеціалізовані комп'ютерні системи» усіх форм навчання. / Укладачі: І.Я Зеленьова, С.С. Грушко, О.О.Голдобін. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2015. – 55 с.
Рекомендовано до видання НМК спеціальності як методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Проектування мікропроцесорних систем» усіх форм навчання.
Укладачі:
Зеленьова І.Я., доцент
Грушко С.С., асистент
Голдобін О.О., асистент
Рецензент:
Р.К. Кудерметов, професор,
зав. каф. КСМ
Відповідальний за випуск:
Зеленьова І.Я., доцент каф. КСМ
Затверджено
на засіданні кафедри КСМ
Протокол № __
від ________ 2015 р.
ЗМІСТ
ВСТУП 4
1 ІНТЕГРАЛЬНІ СХЕМИ. КОРОТКИЙ ОГЛЯД 6
1.1 Основні технічні характеристики мікросхем 7
1.2 Типи логіки 8
1.3 Стандартні мікросхеми 10
1.4 Семіотика стандартних мікросхем 12
1.5 Мікросхеми-аналоги 13
1.6 Технічна документація 22
Таблиця 1.4 – Приклади розмірностей (кількість виводів) деяких стандартних корпусів мікросхем 26
Тип корпусу 26
Допустима кількість виводів 26
DIP 26
8,14,16,18,20,22,24,28,32,36,40,42,48,52,64 26
SIP 26
7,8,9,12 26
SOIC 26
8,14,24,28 26
TSOP 26
24,26,28,32,40,44,48,50 26
LCC 26
16,32,36,44,48,64 26
2 ВАРІАНТИ ІНДИВІДУАЛЬНИХ ЗАВДАНЬ 27
2.2 Каталог мікросхем для дослідницької частини роботи 30
2.3 Приклади формулярів завдань для дослідницької частини роботи 36
3 ПРОГРАМА ELECTRONICS WORKBENCH 41
3.1 Комп'ютерне моделювання 41
3.2 Платформи комп'ютерного моделювання 45
3.3 Опис програми 45
3.4 Функціональний генератор 48
3.5 Генератор слів 49
3.6 Формування тестової послідовності 51
3.7 Логічний аналізатор 55
3.8 Логічний перетворювач 57
3.9 Введення таблиці істинності 59
3.10 Логічний аналіз комбінаційної схеми 59
4 ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ 63
4.1 Хід роботи 63
4.2 Зміст звіту про виконання дослідницької частини 64
5 КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ 65
5.1 Контрольні питання 65
ЛІТЕРАТУРА 66
ВСТУП
Мікропроцесорна система (МПС) - це сукупність взаємопов’язаних пристроїв, що включає один або декілька мікропроцесорів (МП), пам'ять (ЗУ), пристрої вводу-виводу та ряд інших пристроїв, націлених на виконання чітко визначених функцій з обробки двійкової інформації. Проектування мікропроцесорних систем (так само, як і цифрових пристроїв взагалі) базується на певних принципах організації систем з необхідними властивостями: автоматично виконувати обчислення, зберігати інформацію, виконувати арифметичні операції і т.д. Щоб описати систему, необхідно визначити її функції та структуру.
Устрій та порядок функціонування систем, в тому числі і МПС, зумовлюються, з одного боку, призначенням системи, а з іншого боку - елементною базою, «матеріалом», з якого будується система, тобто її структурним базисом. Набору елементів структурного базису відповідає набір функцій, званий функціональним базисом. Звідси випливає, що система повинна бути спроектована, виходячи з її призначення та з урахуванням властивостей структурного базису, існуючого на момент проектування, або потенційно можливого.
Для уніфікації різних структурних рішень використовуються поняття операційного пристрою та інтерфейсу. Ці поняття вводяться у функціональному відношенні. Операційний пристрій - це перетворювач дискретної інформації з довільною функцією. Інтерфейс визначається як алгоритм обміну інформацією між пристроями. Введення заданих понять створює основу для побудови методики проектування різноманітних операційних пристроїв, таких як процесори, контролери вводу-виводу, контролери зовнішніх пристроїв ЕОМ і т.д. В основу проектування операційних пристроїв різного призначення покладено принцип функціонального мікропрограмування, а також подання пристроїв як композиції операційного і керуючого автоматів.
Лабораторний практикум з дисципліни «Проектування мікропроцесорних систем» присвячений вивченню основ проектування пристроїв, що керуються мікропрограмою.
Перша лабораторна робота виконується в середовищі комп’ютерного моделювання Interactive Electronics Workbench 5.12. Метою лабораторної роботи є ознайомлення з принципами роботи стандартних мікросхем, які можуть бути застосовані при розробці МПС. Наступні лабораторні роботи виконуються в середовищі проектування Active-HDL, та мають за мету опанування студентами основних теоретичних методик та практичних навичок щодо проектування певних функціональних блоків у складі мікропроцесорних систем, зокрема – компараторів, багатофункціональних регістрів, операційних та керуючих автоматів.