Architektura komputerów

Instrukcja współfinansowana przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
w projekcie
„Innowacyjna dydaktyka bez ograniczeń
– zintegrowany rozwój Politechniki Łódzkiej – zarządzanie Uczelnią,
nowoczesna oferta edukacyjna i wzmacniania zdolności
do zatrudniania osób niepełnosprawnych”
Instrukcja jest dystrybuowana bezpłatnie.
Instrukcja do laboratorium, część 4 - Synteza obwodów logicznych
dr inż. Małgorzata Langer
Architektura komputerów
Zadanie nr 30 – Dostosowanie kierunku Elektronika i Telekomunikacja do potrzeb rynku pracy i gospodarki
opartej na wiedzy
90-924 Łódź, ul. Żeromskiego 116,
tel. 042 631 28 83
www.kapitalludzki.p.lodz.pl
Instrukcja współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
ZASADY OGÓLNE
Synteza układu to zespół czynności, które na podstawie założeń dotyczących działania
układu – doprowadza do schematu logicznego układu, zawierającego tylko elementy
przewidzianego typu oraz spełniającego pewne wymagania optymalności.
Założenia dotyczące działania układu mogą być podawane w formie opisu słownego,
tablicy wartości funkcji lub wykresu czasowego. Przy syntezie układu logicznego należy
przejść przez etap minimalizacji układu. W wieloelementowych układach, o bardzo
zróżnicowanej długości ścieżek sygnału, należy uważnie rozważyć charakterystyki czasowe
przełączania, dopuszczalną częstotliwość pracy i wyeliminować możliwość wystąpienia
hazardu.
Układ realizujący daną funkcję może być zwykle zrealizowany w różnych
technologiach i przy użyciu różnych elementów logicznych. Wersja wybrana do realizacji jest
zwykle wypadkową poziomu kosztów, żądanej niezawodności, dostępności elementów,
możliwości zasilania, itd.
Wykonanie ćwiczenia:
Prowadzący zajęcia wskazuje zadanie (jedno z, lub podobne do podanych niżej) wraz
z żądanym rodzajem występujących w projekcie bramek (NOR, NAND). Po zdefiniowaniu
funkcji, minimalizacji i zaprojektowaniu schematu, należy wprowadzić go do programu
komputerowego (krótka instrukcja obsługi na końcu niniejszej instrukcji), sprawdzić
działanie, przeanalizować wykresy czasowe, wskazać krytyczną ścieżkę, itd. Pełen opis
procesu projektowania i wydruki uzyskane w programie muszą znaleźć się w raporcie
zaliczającym niniejsze ćwiczenie.
Zadania (przykłady):
- Zaprojektować układ o czterech wejściach W1, W2, W3, W4 odpowiadających
czterobitowej liczbie (W4 odpowiada bitowi na pozycji najbardziej znaczącej); wyróżniający
sygnałem wyjściowym y=1 przypadki, gdy na wejściu pojawi się liczba dwójkowa
nieparzysta lub podzielna przez trzy
- Zaprojektować wyświetlacz jednocyfrowy (cyfra w układzie dziesiętnym) 7 - segmentowy
(na 7 „żarówkach”). Wartości wejściowe będą podawane w czterech bitach, w typowym
kodzie binarnym. Dla wartości przekraczających dziesiętną wartość „9” wyświetlacz musi
pokazać znak myślnika – zapalić środkową lampkę.
- Zaprojektować sumator jednobitowy realizujący sumę arytmetyczną trzech bitów i
przeniesienie do pozycji bardziej znaczącej
- Zaprojektować dekoder cyfr dziesiętnych na zapis binarny.
90-924 Łódź, ul. Żeromskiego 116, tel. 042 631 28 83, www.kapitalludzki.p.lodz.pl
2/3
Instrukcja współfinansowana przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
- Zaprojektować układ, którego wyjście równa się 1, jeżeli czterobitowa liczba wejściowa
zawiera parzystą liczbę jedynek (0 jest również liczbą parzystą) oraz 0, jeżeli liczba jedynek
jest nieparzysta
- Zaprojektować układ, którego czterobitowe wyjście powtarza trzybitową wartość wejściową
(z 0 z prawej strony) jeżeli wejście zawiera 0 lub 2 jedynki, lub dokłada bit parzystości (1
z prawej strony), jeżeli wartość wejściowa zawiera 1 lub 3 jedynki.
Program symulacyjny
Projekt ideowy – schemat połączeń bramek rysujemy w programie DSCH, zainstalowanym
na komputerach w laboratorium. Przed zapisaniem schematu i przygotowaniem raportu,
należy zaprezentować prowadzącemu prawidłowe działanie zaprojektowanego układu.
Program DSCH (opracowany i udostępniany na serwerze akademickim Uniwersytetu
w Tuluzie (Francja)
Program zainstalowany jest w wersji angielskiej, posiada objaśnienia w plikach
„Help”.
Po uruchomieniu programu ukazuje się główne okno, z typową listwą rozwijającego
się menu i ikonami. Przy „najeżdżaniu myszką na poszczególne symbole rozwijają się
przypisane do nich funkcje. Automatycznie, (lub, jeśli nie jest widoczne, po kliknięciu
w ikonę biblioteki symboli), rozwija się okno z symbolami podstawowych bramek logicznych
(część Basic). Bramki te będą podstawą do realizacji zadanego projektu.
Żądaną bramkę wskazuje się myszką i przeciąga w żądane miejsce na ekranie w oknie
podstawowym. Dokonujemy potrzebnych połączeń. Do wejść układu dociągamy przyciski
(podwójny kwadracik). Przy symulacji działania układu (uruchamia się ją zieloną strzałką, lub
poprzez rozwijane menu), przyciski te włącza się i wyłącza myszką (wypełnienie kolorem
oznacza stan „1”, jeżeli jest tylko obrys przycisku – stan „0”). Wyjścia łączymy z żarówkami,
które zapalają się (stan „1”) lub są zgaszone (stan „0”).
90-924 Łódź, ul. Żeromskiego 116, tel. 042 631 28 83, www.kapitalludzki.p.lodz.pl
3/3