Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЯ

к выполнению курсовой работы по дисциплине

«Вычислительная техника и информационные технологии»

Аппаратный и программный подходы к синтезу цифровых устройств

Для студентов очного отделения специальностей

201000, 201200, 071700 И направления 550400

Одобрено Методическим Советом ПГУТИ

от 18 апреля 2008 года

Авторы-составители Стефанов А.М., к.т.н., доцент

Стефанов М.А., ассистент

Редактор Акчурин Э.А., д.т.н., профессор

Рецензент Камышников В.В., к.т.н., доцент

Самара

2008

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.1. Постановка задачи 3

1.2. Решение поставленной задачи 5

1.2.1. Синтез счетчика по модулю N 5

1.2.2. Синтез преобразователя кода 9

1.2.3. Расчет быстродействия и потребляемой мощности 10

2.1. Постановка задачи 12

2.2. Решение поставленной задачи 15

2.2.1. Требования к построению блок-схемы алгоритма 15

2.2.2. Требования к написанию программы 15

2.2.3. Пример программного синтеза 16

П3.1. Структура 25

П3.2. Система команд для чисел с фиксированной запятой 25

Введение

Методическая разработка содержит задания на выполнение курсовой работы «Аппаратный и программный подходы к синтезу цифровых устройств» и предназначена для использования в качестве пособия при ее выполнении.

Курсовая работа посвящена решению вопросов, часто встречающихся в задачах аппаратного синтеза вычислительных систем и цифровой обработки сигналов.

Целью курсовой работы является развитие практических навыков аппаратного синтеза цифровых устройств и реализации микроконтроллеров на базе цифровых сигнальных процессоров.

Рекомендуемая литература

1. Угрюмов Е. Цифровая схемотехника. – С-Петербург, изд-во «БХВ-Петербург», 2002.

2. Уэйкерли Дж.Ф. Проектирование цифровых устройств, т.1, 2 / Пер. с англ. – М.: ПОСТМАРКЕТ, 2002.

3. Солонина А., Улахович Д., Яковлев Л. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. – С-Петербург, изд-во «БХВ-Петербург», 2001.

4. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / 2-е изд.; перераб. и доп. – Минск: «Беларусь»: «Полымя», 1996.

5. Все отечественные микросхемы: Каталог – справочник. – М.: ДОДЭКА, 1997.

6. Стефанов А.М. Вычислительная техника и информационные технологии / Учеб. пособие; под ред. Э.А. Акчурина. – Самара: ПГАТИ, 2006.

1. Аппаратный синтез

1.1. Постановка задачи

На «жесткой» логике разработать генератор блоков из N 2-разрядных двоичных слов постоянной структуры (значения и порядок следования двоичных слов в блоках неизменны) с оценкой его быстродействия и потребляемой мощности.

Функциональная схема генератора представлена на рис. 1. Требуемая длина блока устанавливается с помощью n-разрядного счетчика по модулю N. Счетчик работает циклами, обеспечивая тем самым непрерывную последовательность блоков. Каждому i-у состоянию счетчика в цикле ставится в соответствие определенное 2-разрядное двоичное слово у₁у₀ на выходе генератора. Поскольку разрядность слов не совпадает с разрядностью счетчика, а также с целью реализации заданной структуры блока, в устройство введен преобразователь кода.

Номер варианта определяется тремя последними цифрамиm₃m₂m₁ номера зачетной книжки. В соответствии с вариантом формулируется техническое задание:

1. Направление счета счетчика обратное (вычитание), если m₁<5 и m₂ четно или если m₁>4 и m₂ нечетно. В остальных случаях направление счета прямое (суммирование).

2. Все КЦУ устройства реализуются в базисе И-НЕ, если m₂ четно, и в базисе ИЛИ-НЕ, если m₂ нечетно. При этом для преобразователя одну минимальную ФАЛ вывести с помощью метода карт Карно, а другую – с помощью метода Квайна.

3. Структура блока (значения слов и порядок их следования в блоке) определяется путем представления в двоичной системе счисления десятичного числа, выбранного из табл. 1. При этом слова нумеруются слева направо, если m₃ четно, и справа налево, если m₃ нечетно.

Таблица 1. Структура блока

m1 m2	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	37710	255625	602019	3035498	13656910	34011	197241	687183	2929825	13220564
1	57810	157665	856009	3692227	9044437	59280	137777	854902	3326354	12461248
2	40164	224343	582938	2867484	13601606	41436	238876	735941	2387331	15518560
3	63585	168124	977993	3369054	8973913	53421	137112	893996	3489352	11977093
4	36210	206493	549821	2377929	14180615	47409	199516	562804	2249018	16320096
5	55602	187508	918002	3820560	12417112	56424	185389	911450	3255960	10224793
6	46227	245158	556099	2120744	12770656	35133	227948	618950	2382306	13729866
7	51828	134558	894171	3435594	8700477	58635	180965	834020	3965025	11624481
8	45447	203378	573662	2747601	12990368	37101	213914	711785	2385688	14845272
9	50343	145091	938284	3610928	9849690	52617	148119	862999	3217979	10403920

Полученные исходные данные следует представить в виде табл. 2, где DEC означает десятичную систему счисления, а BIN – двоичную.

Таблица 2. Исходные данные

Структура блока, DEC
Номер двоичного слова в блоке	1	2	…	N
Значение двоичного слова в блоке, BIN
Базис реализации
Направление счета счетчика

Например, двум последним цифрам номера зачетной книжки в табл. 1 соответствует десятичное число 38097. В двоичной системе счисления это число имеет вид 1001010011010001. Пусть m₃ четно. Тогда полученное 16-разрядное двоичное число, начиная со старшего разряда (слева направо), разделяется на восемь 2-разрядных слов. В результате первые три строки табл. 2 будут иметь вид:

Структура блока, DEC	38097
Номер двоичного слова в блоке	1	2	3	4	5	6	7	8
Значение двоичного слова в блоке, BIN	10	01	01	00	11	01	00	01

Если же m₃ нечетно, разделять на двоичные слова следует зеркальное отображение исходного двоичного числа. Например, для числа 38097 – 1000101100101001.