Circuite Integrate Digitale DS

  • View
    35

  • Download
    6

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Circuite Integrate Digitale DS

Text of Circuite Integrate Digitale DS

  • 0

    UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEI

    C I R C U I T E I N T E G R A T E D I G I T A L E

    Indicaii metodice privind elaborarea proiectului de an

    CHIINU

    2013

  • 1

    UNIVERSITATEA TEHNIC A MOLDOVEI

    Facultatea Informatic, Calculatoare i Microelectronic

    Catedra Calculatoare

    C I R C U I T E I N T E G R A T E D I G I T A L E

    Indicaii metodice privind elaborarea proiectului de an

    Editura Tehnica-UTM Chiinu

    2013

  • 2

    Lucrarea de fa este destinat studenilor din anul II (studii la zi) i anului III (studii cu frecven redus), specialitatea 521.6-Calculatoare, fiind util la elaborarea proiectului de an la cursul Circuite integrate digitale.

    Coninutul de baz al proiectului de an reflect metodele de proiectare a circuitelor funcionale complexe ale echipamentelor numerice i ale calculatoarelor.

    Alctuitor: conf. univ., dr. Valentin Negur Redactor responsabil: conf. univ., dr. Sergiu Zaporojan

    Recenzent: conf. univ., dr. Nicolae Secrieru

    U.T.M., 2013

  • 3

    1. Scopul proiectului de an

    Proiectul de an are drept scop consolidarea cunotinelor studenilor acumulate n cadrul cursului Circuite integrate digitale, obinerea deprinderilor practice de proiectare i elaborare a sistemelor digitale n baza porilor i a circuitelor logice, pregtind studentul pentru activitatea independent fie de producie, fie de cercetare tiinific.

    Proiectarea este o activitate creativ care prevede elaborarea prototipului pentru posibilul obiect i a documentaiei de proiect. Aceast activitate cuprinde urmtoarele etape: 1. Studierea temei de proiect.

    2. Selectarea i consultarea datelor bibliografice. 3. ntocmirea unei priviri generale asupra problemei n baza

    surselor bibliografice.

    4. Analiza cerinelor tehnice. 5. Elaborarea schemei de structur. 6. Elaborarea schemelor de principiu ale blocurilor schemei

    de structur. 7. Analiza funcionrii schemelor prin intermediul unui

    mediu de simulare.

    8. ntocmirea schemei de principiu complet a dispozitivului.

    9. Analiza funcionrii dispozitivului prin intermediul unui mediu de simulare.

    10. ntocmirea listei complete de elemente i evaluarea parametrilor statici i dinamici ai dispozitivului elaborat. 11. Perfectarea memoriului explicativ.

    Proiectul de an nu prevede etapa de construire. Pe parcursul

    realizrii proiectului studentul trebuie s soluioneze urmtoarele sarcini de baz:

    1. Studierea principiilor de funcionare a dispozitivului dat (a unitii de comand a calculatorului specializat).

  • 4

    2. nsuirea metodei de sintez structural pentru fiecare bloc al unitii de comand (UC).

    3. Elaborarea unitii de comand a calculatorului specializat n conformitate cu setul de instruciuni.

    4. Verificarea capacitii de lucru a schemelor elaborate, precum i a unitii de comand n ansamblu prin intermediul unui mediu de simulare.

    5. Elaborarea memoriului explicativ.

    6. Susinerea proiectului. n proiect se va opera cu astfel de noiuni cum sunt: schema de structur, schem funcional i de principiu. Schema de structur determin prile funcionale constituente de baz ale dispozitivului,destinaia i legturile reciproce. Pentru acest proiect de an schema de structur este dat, n caz contrar elaborarea ei se va face n baza elementelor funcionale. Schema funcional reflect procesele care au loc n cadrul schemei n ntregime, ct i n unele circuite n parte. Circuitele evideniate pot fi reprezentate la fel de amnunit ca i n schema de principiu, dac este cazul, n timp ce celelalte pri funcionale se prezint sub form de dreptunghi ca pe schema de structur. Acest tip de schem ocup o poziie intermediar ntre schema de structur i cea de principiu. Schema de principiu determin componena complet a dispozitivului cu legturile dintre componente i prezint n realitate o descriere detaliat a principiilor lui de lucru. Aceast schem se elaboreaz n baza schemei de structur i a cerinelor prevzute de condiiile tehnice. Pe schema de principiu elementele constituente se reprezint prin simbolurile grafice convenionale, reglementate de standardele internaionale, utilizate n aplicaiile de simulare cum este MultiSIM-10. Alte standarde nu vom recomanda, deoarece

    sarcina proiectului va fi realizat folosind MultiSIM-10[1] i eventual versiunile acestuia, unde este folosit sistemul de prezentare

    grafic [2], recunoscut la nivel internaional.

  • 5

    Indicaiile conin sarcini individuale pentru proiectul de an, ct i indicaiireferitoare la etapele de realizare. Proiectul de an prevede elaborarea unitii de comand a calculatorului specializat. Aceast unitate de comand este constituit din urmtoarele:

    1. Generator de ceas.

    2. Generator de secvene de numere aleatorii, elaborat n baza numrtorului ce determin succesiunea de instruciuni extrase din matricea logic programabil(MLP).

    3. Matricea logic programabil pentru generarea repertoriului de instruciuni.

    4. Blocul de registre.

    5. Circuitele logice combinaionale (CLC)de comparare a datelor din registre i validarea transferului acestora. Prile constituente enumerate determin schema de structur a unitii de comand a calculatorului specializat.

    1.1. Sarcina pentru proiectul de an

    Pentru proiectul de an s-a stabilit urmtoarea sarcin comun tuturor studenilor cu tema:

    ELABORAREA UNITII DE COMAND A CALCULATORULUI SPECIALIZAT.

    Aceast unitate de comand este caracterizat de urmtoarele: a) formatul liniei de instruciune: b) setul de instruciuni A(a1,a2,a3 ,an); c) schema de structur (figura 1.1).

    Tabelul 1.1. Formatul liniei de instruciune

    Y1 Y2 Y3Y4Y5Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 Cod de direcionare a

    transferului

    Adresa primului

    operand

    Adresa operandului

    al doilea

  • 6

    Figura 1.1. Schema de structur a unitii de comand a calculatorului

    specializat

    Unitatea de comand a calculatorului specializat genereaz un program prezentat de un repertoriu de instruciuni, A = (a1, a2, a3,..an), unde n este numrul de instruciuni n program, a1 - numrul instruciunii1, memorat n MLP. Informaia memorat ntr-un circuit de MLP cu 4 intrri i 10 ieiri funcional este descris de sistemul (1.1):

    Y1 = Mi1 (m1, i1, m2,i1,.mk1,i1)

    Y2 = Mi2(m1, i2, m2,i2,.mk1,i2) (1.1) .. Y10 = Mi10 (m1, i10, m2,i10,.mk1,i10), unde M i, j este mulimea de mintermeni(m k, ij), ce se prezint prin echivalentul lor zecimal, inclui n funcia YJ, realizat de MLP.

    ntr-uncalculator (microcalculator, microcontroler, microprocesor) unitatea de comand genereaz semnale de comand pentru activizarea secvenial a tuturor elementelor

    MLP

    Clock

    .

    .

    .

    .

    X3

    X1

    X2

    X4

    Y1

    Y10

    Y2Y3

    Q1Q2

    .

    .

    Q3

    Q10

    .

    .

    .

    .

    .

    .

    8

    8

    8

    .

    .

    .

    .B1B2 RCDT

    2

    2 Compa

    rator

    RG1A.

    .

    .

    .

    H

    A

    .

    .

    H

    > A.

    .

    H

    RG2

    RG3

    ENB

    ENB

    >

    >Generator

    de

    secvente

    A(a1, a2, ...an )

  • 7

    interne. n linii mari, activitatea UC const din urmtoarele faze:citete din memorie codul instruciunii de executat, apoi l decodific. nelegnd semnificaia codului citit, programeaz toate activitile interne i externe pentru a duce la bun sfrit comanda recepionat.

    1.2. Principiul de lucru al unitii de comand

    Generatorul de secvene de numere aleatorii G- secveniatorul, din momentul activrii lui de ctre semnalul de ceas, genereaz la ieirea sa un numr care este aplicat la toate bornele de intrare ale MLP. Fiecrui numr aplicat la intrare i va corespunde o instruciune la ieirea MPL. Aceast instruciune se memoreaz temporar ntr-un registru de 10 bii (RG1). Biii Y1 i Y2 ai instruciunilor determin direcia transferului de mai departe al informaiei din RG1. Dac valoarea biilor Y1 ,Y2 este mai mare (mic) dect valoarea biilor B1,B2, pstrai n registrul cu codul de direcionare a transferului (RCDT), atunci biii Y3 Y10 se vor memora n RG2, n caz contrar n RG3.

    1.3. Variantele de proiect

    Setul numerelor de instruciuni generate de G pentru varianta cu numrul K este prezentat de linia K din tabelul 1.2. Funciile de ieire ale MLP pentru fiecare variant sunt descrise de linia i din tabelul 1.3. Fiecare linie din tabelul 1.3 prezint indicele masivelor de mintermeni M i din mulimile A sau B.

    Mulimea M K este propus de ctre profesor. Fiecare mulime M K este alctuit din echivalentele zecimale ale mintermenilor ce determin o oarecare funcie Yi.

  • 8

    Tabelul 1.2. Variante de set de instruciuni

    Nr.

    var.

    a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10 a11 a12 a13

    1 1 5 7 14 8 6 3 13 0 2 7

    2 12 15 5 7 8 4 12 8 9 3 1 5

    3 6 5 4 2 5 12 11 1 4 11 2 2 4

    4 7 0 8 3 12 11 7 3 6 13 0 3

    5 0 9 5 6 3 3 9 11 5 10 6 8

    6 6 5 9 9 11 15 8 7 3 3 6 8

    7 1 2 1 11 8 2 9 5 4 11 9 5 2

    8 3 4 7 8 3 15 8 7 9 11 2 1

    9 1 2 3 9 12 7 3 12 13 9 5 4 6

    10 7 6 9 12 7 5 2 14 11 8 7

    11 13 6 8 9 14 8 3 12 6 13 9 2

    12 12 6 5 7 9 3 8 13 8 14 11 10

    13 6 4 3 6 8 9 7 2 11 6 15 2 1

    14 2 5 7 9 6 4 3 11 10 15 10

    15 4 11 15 1 7 11 4 9 8 15 3 1 2

    16 0 1 0 2 4 5 1 9 11 2 3 8 9

    17 8 0 11 9 0 9 3 4 8 5 7

    18 4 6 3 1 2 3 5 15 11 0

    19 15 1 11 14 9 1 8 7 13 14 8 1

    20 7 5 7 3 12 6 13 6 7 8 9

    21 12 5 6 7 9 3 6 13 14 4 6 3

    22 7 5 2 9 13 11 14 1 3 2 5 4

    23 0 9 8 1 3 2 7 0 0 8 10 2