Проектирование комбинационных схем. отчет 1. Отчет о практической работе Проектирование комбинационных схем по дисциплине Архитектура эвм

• Название: Отчет о практической работе Проектирование комбинационных схем по дисциплине Архитектура эвм
• Анкор: Проектирование комбинационных схем
• Дата: 05.06.2022
• Размер: 207.36 Kb.
• Имя файла: отчет 1.docx
• Тип: Отчет; #570121

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«Южно-Уральский государственный университет

(национальный исследовательский университет)»

Высшая школа электроники и компьютерных наук

Кафедра ЭВМ

ОТЧЕТ О ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ

«Проектирование комбинационных схем»

по дисциплине

«Архитектура ЭВМ»

Вариант №22

Выполнил:

студент группы КЭ-304

Устинова К.С.

Проверил:

доцент кафедры ЭВМ

Кафтанников И. Л.

Челябинск – 2022

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Практическое применение методов синтеза комбинационных схем, получение навыков экспериментального исследования синтезируемых схем.
Исходные данные для варианта №22 представлены в шестнадцатеричном формате: 1, 3, 7, 9, A, C, F.
Составим СДНФ для данной последовательности:





Рис. 1

Для схемы, представленной на рис.1 рассчитаем параметры:

а) Быстродействие Тзр по любому пути одинаково, различие будет только во времени переключения элементов по разным фронтам.

Тзр⁰¹ = 2*Тзр_и⁰¹ + 3*Тзр_или⁰¹ = 2*14 + 3*14 = 70 нс.

Тзр¹⁰ = 2*Тзр_и¹⁰ + 3*Тзр_или¹⁰ = 2*10 + 3*12 = 56 нс.

Тзр = max { Тзр^j } = max (70, 56) =70 нс.

б) Аппаратные затраты (М). Для схемы на pис. 1

М = 6 ЭК_И + 2 ЭК_ИЛИ = 8 ЭК.

в) Потребляемая мощность N. Формула оценки потребляемой мощности:

N = (P⁰_пот + P¹_пот)/2 = (U_пот * (I⁰_пот + I¹_пот )/2) (1.3); i=

Для схемы на pис.1

N = 6*5*(4 + 2,4) /2 + 2*5*(4,9 + 4) /2 = 140,5 мВт.
Преобразуем полученные СДНФ в базис И-НЕ (штрих Шеффера), так как базовые элементы имеют минимальную задержку и потребляемую мощность.



Прямая реализация функции Y в базисе И-НЕ есть возможность использовать 4-х и 8-ми входные элементы (1533ЛА1 и 1533ЛА2):



Рис.2
Для схемы, представленной на рис.2 рассчитаем параметры:

а) Быстродействие:

Тзр = Тзр¹⁰_И-НЕ + Тзр⁰¹_И-НЕ = 11 + 12 = 23нс

б) Аппаратные затраты:

М = 5 ЭК.

в) Потребляемая мощность:

N = 4*5*(1,5 + 0,4)/2 + 1*5*(0,9 + 0,36)/2 = 24,1 мВт.

Минимизация схем непосредственно в базисе И-НЕ затруднена. Поэтому, синтез схем осуществляется последовательным выполнением нескольких этапов. Сначала проводится минимизация функции с помощью карт Карно.

	00	01	11	10
00	0	1	1	0
01	0	0	1	0
11	1	0	1	0
10	0	1	0	1

МДНФ:



Реализация минимизированной функции Y в базисе И-НЕ:

Рис.3.

Разделим элементы на рис.3:



Рис.4.

Для схемы, представленной на рис.4 рассчитаем параметры:

а) Быстродействие

Тзр = Тзр⁰¹_И-НЕ + Тзр¹⁰_И-НЕ = Тзр¹⁰_И-НЕ + Тзр⁰¹_И-НЕ = 11 + 12 = 23нс

б) Аппаратные затраты: М = 3 ЭК.

в) Потребляемая мощность:

N = 1*5,5*(1,5+ 0,4)/2+ 1*5,5*(2,2 + 0,6)/2+ 1*5,5*(0,9 + 0,36)/2 = 16,39 мВт.
Временная диаграмма (зависимость значения функции (1 или 0) от поданного на входы терма):



Рис.5.

Вывод

Сведем параметры полученных схем в общую таблицу (табл.1)

Таблица 1

№ рисунка схемы	Тзр	М	N
1	70	8	140,5
2	23	5	24,1
3	23	3	16,39

Из таблицы видно, что получить схему, обладающую лучшими значениями всех параметров, не удалось, даже используя классические методы минимизации. Поэтому приходится выбирать какие-то компромиссные решения.