Рекомендации по проектированию дискретного устройства на элементах средней степени интеграции

Проектирование дискретного устройства ЭВМ на элементах средней степени интеграции можно представить в виде следующих этапов:

1) выбор интегральных элементов средней степени интеграции заданной серии;

2) построение электрической структурной схемы дискретного устройства на выбранных интегральных элементах ;

3) синтез комбинационных схем, служащих для реализации функций возбуждения для установочных, управляющих и информационных входов микросхем;

4) построение электрической функциональной схемы дискретного устройства.

При выборе интегральных микросхем средней степени интеграции используются имеющиеся в составе серии мультиплексоры, демультиплексоры, дешифраторы, шифраторы, счетчики, регистры, сумматоры, арифметико-логические устройства.

    В структурной схеме дискретного устройства должно быть выявлено назначение и функция, выполняемая каждым элементом структуры, определены связи между элементами структурной схемы. В качестве элементов структурной схемы служат интегральные микросхемы средней степени интеграции, комбинационные схемы и управляющие схемы, обеспечивающие реализацию заданных в техническом задании микроопераций.

    Для построения комбинационных схем необходимо знать электрические принципиальные схемы интегральных схем средней степени интеграции, а также таблицы функционирования интегральных схем. Учитывая правила управления интегральной микросхемой и алгоритмы микроопераций, формируются таблицы переключений комбинационных схем, выходные сигналы которых являются значениями функций возбуждения микросхем. На основе таблиц переключений составляются булевы функции возбуждения в заданном базисе. Синтезированные логические схемы покрываются указанной в техническом задании серией интегральных микросхем.

    Разработанные электрические принципиальные схемы в соответствии с ГОСТами выносятся на лист формата А1 с пояснением при необходимости временной диаграммой.

    Регистр, входящий в состав дискретного устройства, выполняется на элементах средней степени интеграции, элементы мультиплексирования – на мультиплексорах, входящих в состав серии интегральных элементов.

Рекомендации по проектированию дискретного устройства на элементах большой степени интеграции

    Разработка дискретного устройства на микросхемах ПЗУ осуществляется в следующей последовательности:

1) выбор микросхем ПЗУ в заданной серии интегральных микросхем;

2) распределение таблиц функционирования микроопераций между корпусами БИС ПЗУ;

3) разработка электрических принципиальных схем модулей постоянных запоминающих устройств ПЗУ1 и ПЗУ2;

4) составление таблицы функционирования устройства управления модулями ПЗУ;

5) разработка электрической принципиальной схемы устройства управления;

6) составление карт программирования ПЗУ.

Проектирование схемы на элементах большой степени интеграции осуществляется на основе структурной схемы, представленной на рис. 3.

                 A PROM                       D RG                             A PROM

                         1                                                                                   2

 {X_i }

               CS                                   C                                    CS

{Y_j }          CU

C

Рис.3. Структурная схема дискретного устройства на БИС

На первом этапе необходимо изучить имеющиеся в составе серии микросхемы ПЗУ и выбрать из состава заданной серии наиболее близкие по количеству выходов с максимальным количеством адресных входов [9, 10, 11].

При выполнении второго этапа на основе данных первого этапа оцениваются возможности вложения таблиц функционирования микроопераций в минимальное количество микросхем ПЗУ, а также распределение переменных, подаваемых на адресные входы микросхем, для каждой микрооперации таким образом, чтобы максимально снизить число мультиплексных схем. Возможно, при этом на одной микросхеме БИС ПЗУ может реализовываться группа микроопераций. При этом конкретный тип микроопераций, выполняемых дискретным устройством, определяется подачей сигналов из устройства управления на адресные входы ПЗУ. Устройство управления должно обеспечивать сжатие управляющей информации путём преобразования унарного кода    в двоичный.

При разработке модуля ПЗУ необходимо обеспечить объединение одноименных выходов микросхем, решить вопросы расширения количества выходов в случае необходимости, разработать функциональную схему мультиплексора.

При синтезе устройства управления составляется таблица его функционирования, в которой входными переменными являются управляющие сигналы, а выходными – двоичные коды, подаваемые на входы ПЗУ.

На основе разработанной на предшествующем этапе таблицы проектируется электрическая принципиальная схема устройства управления. Данная схема реализуется на микросхемах малой и средней степени интеграции.

Заключительным этапом проектирования является составление карт программирования ПЗУ, отражающих конкретную информацию, записываемую в БИС.    

    Ниже приводится примерный перечень вопросов, которые должны быть отражены в пояснительной записке к курсовому проекту:

Введение (цель проектирования, постановка задачи).

1. Проектирование дискретного устройства на элементах малой интеграции

1.1. Структурная схема устройства

1.2. Анализ функционирования триггера (таблица функций возбуждения)

1.3. Проектирование первой комбинационной части дискретного устройства

1.3.1.Операция установки в нуль

1.3.2.Операция записи входного кода

1.3.3.Операция сдвига

1.3.4.Логическая операция

1.3.5.Арифметическая операция

1.3.6.Операция инкремента (декремента)

1.3.7.Операция преобразования кода

1.3.8.Сводная таблица функций возбуждения триггеров

1.3.9.Анализ логических элементов заданной серии МИС

1.3.10.Приведение функций возбуждения к заданному логическому базису

1.4.Проектирование второй комбинационной части  дискретного устройства

1.4.1.Операция сравнения

1.4.2.Операция свёртки

1.5.Описание принципиальной электрической схемы

1.6.Временные диаграммы

1.7.Расчёт быстродействия (длительность операций, тактовая частота)

1.8.Анализ временных состязаний и устойчивости

2.Проектирование дискретного устройства на элементах средней интеграции

2.1.Выбор ИС средней степени интеграции для каждой заданной операции

2.2.Определение связей между элементами структурной схемы, синтез логической схемы управления

2.3.Разработка принципиальной схемы

3.Проектирование дискретного устройства на элементах большой интеграции

3.1.Выбор БИС ПЗУ

3.2.Обоснование принципиальной схемы

3.3.Карты программирования ПЗУ

Заключение

Библиографический список