Разработка двоичного сумматора по модулю 13

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана Калужский филиал

Кафедра “САУ и Электротехники”

ЭИУ3-КФ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчётно-пояснительная записка к курсовой работе

тема:

“Разработка двоичного сумматора по модулю 13”

по дисциплине:

Микропроцессорные устройства систем

управления

Калуга 2009

 

Содержание

Введение 1. Теоретическая часть 1.1 Логическое проектирование КЛС 1.2 Логические последовательности 1.3 Программное обеспечение 1.3.1 Decomposer 1.3.2 Пакет WebPACK ISE 1.3.2.1 Основные характеристики пакета WebPACK ISE 2. Практическая часть 2.1 Формирование логической последовательности 2.2. Синтез сумматора при помощи пакета Decomposer 2.3 Описание сумматора на языке VHDL 2.4 Сравнительный анализ используемых ресурсов для различных вариантов реализации схемы 2.5 Покрытие блоков Вывод

Список литературы

Введение

В настоящее время известно множество методов синтеза комбинационных логических схем (КЛС). Практически все они включают следующие этапы:

1. Формальное описание поведения КЛС посредством таблицы истинности;

2. Получение совершенных дизъюнктивных нормальных форм (СДНФ) для всех собственных функций КЛС;

3. Минимизация СДНФ с использованием аналитических (Квайна-Мак-Класки) или графических (карт Карно, диаграмм Вейча) методов;

4. Переход с помощью формальной процедуры от системы минимизированных формул к графическому изображению схемы на элементах «И», «ИЛИ» и «НЕ».

Такой подход сложился исторически, поскольку цифровые устройства изначально реализовывались релейно-контактными схемами, а затем – схемами на бесконтактных логических элементах (ламповых, магнитных, магнитополупроводниковых и полупроводниковых). На этом этапе получили широкое распространение алгебраические методы в классе дизъюнктивных нормальных форм. Дело в том, что как контактные, так и первые бесконтактные электронные логические схемы реализовывали классический базис «И», «ИЛИ» и «НЕ», а дизъюнктивные нормальные формы представляют логические функции именно в этом базисе.

При большом числе входов (более пяти-шести) выполнение этих операций становится затруднительным даже для одной логической функции.

Позже на смену контактным и бесконтактным элементам «И», «ИЛИ» и «НЕ» пришли интегральные логические схемы, которые в одном кристалле полупроводника реализуют сложную логическую структуру. Базисом интегральных схем стали функции Шеффера («И-НЕ»), Пирса («ИЛИ-НЕ») и логическая функция «И-ИЛИ-НЕ». Некоторые из изменённых методов по-прежнему используют минимизацию дизъюнктивных нормальных форм с последующим преобразованием найденных минимальных формул в логические формулы в базисе «И-НЕ» либо «ИЛИ-НЕ». Другие методы используют представление собственных функций синтезируемой схемы в виде совершенных нормальных форм в указанных базисах и минимизацию в этих базисах. Но теперь уже не стало однозначного соответствия между числом вхождений букв в булевых формулах и числом логических элементов, поэтому минимизация формул не всегда приводит к упрощению логических схем.

Следует заметить, что разработка устройств с использованием программируемых БИС невозможна без применения средств и систем автоматизированного проектирования (САПР). «Ручная» разработка устройств, содержащих сотни и тысячи вентилей является весьма трудоёмкой и занимает достаточно длительное время. Особо значимыми становятся процедуры отладки и верификации проектных решений.

Бурное развитие современной интегральной микросхемотехники, особенно программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), привело к тому, что алгебраическая методология логического проектирования перестала поспевать за технологическим прогрессом. Изменчивость базиса требует разработки всё новых алгебраических методов. В то же время привязка к конкретному логическому базису сильно ограничивает возможности использования формальных методов синтеза. Кроме того, в качестве конфигурируемых логических блоков (КЛБ) современных ПЛИС типа FPGA (Field Programmable Gate Arrays) используются логические модули на основе мультиплексоров или программируемых ПЗУ (LUT – Look-Up Tables). В этом случае при проектировании КЛС возникает задача разделения сложной схемы на более простые части, которые могут быть реализованы на указанных типах КЛБ.

1. Теоретическая часть   1.1 Логическое проектирование КЛС

Комбинационной логической схемой называется устройство, изображённое на рис. 1.

Рис.1. Комбинационная логическая схема

Выходные функции называются собственными функциями комбинационных логических схем (КЛС). Изображённой на рис. 1 КЛС соответствует система из  собственных функций от  аргументов.