Geum.ru

Методическое пособие по курсу "Моделирование" для студентов, обучающихся по направлению "Информатика и вычислительная техника" Москва Издательство мэи 2006

Вид материалаМетодическое пособие
2.3.2. Модели логических элементов.
Окончание табл. 2.3
2.4. Выполнение лабораторной работы
Библиографический список
Учебное издание
Подобный материал:
1   2   3   4

2.3.2. Модели логических элементов. Условно-графическое обозначение логических элементов по ГОСТ и ANSI показано на рис. 2.10.




Буфер BUF ИЛИ OR


Инвертор INV ИЛИ-НЕ NOR


И AND Исключающее ИЛИ XOR


И-НЕ NAND Исключающее ИЛИ-НЕ XNOR

Рис. 2.10. Условно-графические обозначения логических элементов


Таблица 2.3. Задержки в моделях логических элементов


Обозначение
Вид задержки
Примеч.

TPLHMN
Задержка при переходе от "0" к "1", минимальная
Для всех типов логических элементов

TPLHTY
Задержка при переходе от "0" к "1", средняя

TPLHMX
Задержка при переходе от "0" к "1", максимальная

TPHLMN
Задержка при переходе от "1" к "0", минимальная

TPHLTY
Задержка при переходе от "1" к "0", средняя

TPHLMX
Задержка при переходе от "1" к "0", максимальная

TPLZMN
Задержка при переходе от"0" к "Z", минимальная
Для логических элементов с тремя состояниями

TPLZTY
Задержка при переходе от "0" к "Z", средняя

TPLZMX
Задержка при переходе от "0" к "Z", максимальная

TPHZMN
Задержка при переходе от "1" к "Z", минимальная

TPHZTY
Задержка при переходе от "1" к "Z", средняя

TPHZMX
Задержка при переходе от "1" к "Z", максимальная

TPZLMN
Задержка при переходе от "Z" к "0", минимальная

TPZLTY
Задержка при переходе от "Z" к "0", средняя


Окончание табл. 2.3

Обозначение
Вид задержки
Примеч.

TPZLMX
Задержка при переходе от "Z" к "0", максимальная
Для логических элементов с тремя состояниями

TPZHMN
Задержка при переходе от "Z" к "1", минимальная

TPZHTY
Задержка при переходе от "Z" к "1", средняя

TPZHMX
Задержка при переходе от "Z" к "1", максимальная



2.4. Выполнение лабораторной работы


Индивидуальные задания на моделирование цифрового узла выдаются преподавателем. В процессе домашней подготовки к лабораторной работе необходимо на основе материалов лекций и учебных пособий [1 – 12] подготовить принципиальную схему узла и перечень ее элементов, изучить порядок работы с программой Micro-Cap. В процессе выполнения лабораторной работы в компьютерном классе необходимо в рамках программы Micro-Cap выполнить следующие основные этапы:
  • создать в редакторе Micro-Cap электрическую принципиальную схему цифрового узла;
  • подключить к ней и настроить источники цифровых сигналов;
  • задать на проводниках принципиальной схемы контрольные точки;
  • провести настройку параметров системы моделирования, провести моделирование и получить временные диаграммы работы цифрового узла;
  • определить максимальное быстродействие цифрового узла;
  • провести анализ результатов и отобразить результаты моделирования в отчете.

Отчет по выполнению лабораторной работы должен содержать:
    • результаты домашней подготовки, включающие электрическую принципиальную схему, перечень элементов к схеме, расчет задержек распространения сигналов и расчетное быстродействие цифрового узла;
    • зарисовку с экрана временной диаграммы работы цифрового узла;
    • результаты по определению максимального быстродействия цифрового узла.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П1. Отечественные микросхемы и их зарубежные аналоги

Отечественные микросхемы
Зарубежный аналог



Отечественные микросхемы
Зарубежный

аналог

Дешифраторы
КР***КП14
74***258

КР***ИД4
74***155
КР***КП15
74***251

КР***ИД7
74***138
КР***КП16
74***157

КР***ИД14
74***139
КР***КП17
74***353

Счетчики
КР***КП18
74***158

КР***ИЕ2
74***90
КР***КП19
74***352

КР***ИЕ5
74***93
Логические элементы И-НЕ

КР***ИЕ6
74***192
КР***ЛА1
74***20

КР***ИЕ7
74***193
КР***ЛА2
74***30

КР***ИЕ9
74***160А
КР***ЛА3
74***00

КР***ИЕ10
74***161
КР***ЛА4
74***10

КР***ИЕ11
74***162
КР***ЛА6
74***40А

КР***ИЕ12
74***190
КР***ЛА7
74***22

КР***ИЕ13
74***191
КР***ЛА8
74***01

КР***ИЕ18
74***163
КР***ЛА9
74***03

КР***ИЕ19
74***393
КР***ЛА10
74***12А

Регистры
КР***ЛА12
74***37

КР***ИР9
74***165
КР***ЛА13
74***38

КР***ИР10
74***166
КР***ЛА21
74***1000А

КР***ИР22
74***373
КР***ЛА22
74***1020А

КР***ИР23
74***374
КР***ЛА23
74***1003А

КР***ИР24
74***299
КР***ЛА24
74***1010А

КР***ИР29
74***323
Логические элементы ИЛИ-НЕ

КР***ИР30
74***259
КР***ЛЕ1
74***02

КР***ИР32
74***170
КР***ЛЕ4
74***27

КР***ИР33
74***573
КР***ЛЕ10
74***1002А

КР***ИР34
74***873
КР***ЛЕ11
74***33А

КР***ИР35
74***273
Логические элементы И

КР***ИР37
74***574
КР***ЛИ1
74***08

КР***ИР38
74***874
КР***ЛИ2
74***09

Мультиплексоры
КР***ЛИ3
74***11А

КР***КП2
74***153
КР***ЛИ4
74***15А

КР***КП7
74***151
КР***ЛИ6
74***21

КР***КП11
74***257
КР***ЛИ8
74***1008А

КР***КП12
74***253
КР***ЛИ10
74***1011А

КР***КП13
74***298






Окончание табл. П1

Отечественные микросхемы
Зарубежный аналог



Отечественные микросхемы
Зарубежный

аналог

Логические элементы ИЛИ
Лог. эл-т 4И-2ИЛИ-НЕ

КР***ЛЛ1
74***32
КР***ЛР4
74***55

КР***ЛЛ4
74***1032А
Лог. эл-т 2И-2ИЛИ-НЕ

Логические элементы НЕ
КР***ЛР11
74***51

КР***ЛН1
74***04
Лог. эл-т 3-2-2-3И-4ИЛИ-НЕ

КР***ЛН2
74***05
КР***ЛР13
74***54

КР***ЛН7
74***368
JK-триггеры

КР***ЛН8
74***1004
КР***ТВ6
74***107

КР***ЛН10
74***1005
КР***ТВ9
74***112А

Лог. эл-т Исключающее ИЛИ
КР***ТВ10
74***113А

КР***ЛП5
74***86
КР***ТВ11
74***114А

Лог. эл-т Исключ. ИЛИ с ОК
КР***ТВ15
74***109

КР***ЛП12
74***136
D-триггеры

Буферный эл-т с 3-мя сост.
КР***ТМ2
74***74

КР***ЛП8
74***125
КР***ТМ7
74***75

Буферный элемент с ОК
КР***ТМ8
74***175

КР***ЛП17
74***1035
КР***ТМ9
74***174

Буферный элемент
Триггер с раздельным запуском

КР***ЛП16
74***1034







КР***ТР2
74***279

Примечание.

Отечественной серии 531 соответствует зарубежная серия S.

Отечественной серии 555 соответствует зарубежная серия LS.

Отечественной серии 1531 соответствует зарубежная серия F.

Отечественной серии 1533 соответствует зарубежная серия ALS.

Отечественной серии 1554 соответствует зарубежная серия AC.

Обозначения в сериях ТТЛ: S – Schottky ( серия с диодом Шоттки); L – Low (серия с низким током потребления); A – Advanced (расширенная серия); F – Fast (быстрая серия).

Обозначения в сериях КМОП: C – CMOC (КМОП); H – High speed (высокоскоростная серия); T – TTL compatible (ТТЛ совместимая серия); V – Very (Очень).

Таблица П2. Параметры зарубежных серий элементов типа 2И-НЕ

Серия
tp, нс
Pcc,мВт



Серия
tp, нс
Icc, мкА
PccD,

мВт\МГц

ТТЛ
КМОП

74S
3
19
74HC
9
2.5
0.55

74LS
9
2
74HCT
10
2.5
0.38

74AS
1.7
8
74VHC
5.2
5.0
0.48

ALS
4
1.2
74VHCT
5.5
5.0
0.43

F
3
4











БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Поляков А.К. Языки VHDL и VERILOG в проектировании цифровой аппаратуры.М.: Издательство Солон-Пресс, 2003. – 313 с.
  2. Поляков А.К. Моделирование ЭВМ на языке VHDL. М.: Издательство МЭИ, 1994. – 106 с.
  3. Бибило Н.П. Основы языка VHDL. М.: Издательство Солон-Р, 2000.

– 200 с.
  1. Стешенко В.Б. ПЛИС фирмы "ALTERA". М.: Издательство Додека XXI, 2002. – 573 с.
  2. Уэйкерли Дж. Ф. Проектирование цифровых устройств. Т. 1 и 2. М.: Издательство Постмаркет, 2002. – 1087 с.
  3. Перельройзен Е.З. Проектируем на VHDL. М.: Солон-Пресс, 2004. – 443 с.
  4. Розевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap М.: Горячая линия - Телеком, 2003. – 368 с.
  5. Micro-Cap 7. Electronic Circuit Analysis Program User's Guide – Sunnyvale: Spectrum Software, 2001. rum-soft. com/manual.shtm
  6. Micro-Cap 7. Electronic Circuit Analysis Program Reference – Sunnyvale: Spectrum Software, 2001.rum-soft.com/ manual.shtm.
  7. Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. М.: Энергия, 1988. – 320 с.
  8. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике: справочник/ Р.В. Данилов, С.А. Ельцова, Ю.П. Иванов и др.; под ред. Б.Н. Файзулаева, Б.В. Тарабрина. М.: Радио и связь, 1987. – 384 с.
  9. Дерюгин А.А. Элементы и узлы ЭВМ. Лабораторные работы. – М.: Издательство МЭИ, 2000. – 48 с.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………… 3
  1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ УЗЛОВ В Active-HDL. 4

1.1. Создание нового проекта ………………………………. 4

1.2. Испытательный стенд (VHDL Test Bench) ……………. 8

1.3. Подготовка к моделированию и моделирование ……... 11

1.4. Выполнение лабораторной работы …………………….. 14

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ УЗЛОВ В Micro-Cap . 16

2.1. Графический редактор схем ………………………….... 16

2.1.1. Модели источников цифровых сигналов …….… 19

2.1.2. Создание электрической принципиальной схемы 21

2.2. Моделирование в Micro-Cap ……………..…………… 22

2.2.1. Настройка параметров моделирования …………. 22

2.2.2. Анализ временной диаграммы …………………… 23

2.2.3. Средства анализа временной диаграммы ………... 25

2.2.4. Определение максимального быстродействия ….. 25

2.3. Модели цифровых компонентов …………….…………. 26

2.3.1. Модели триггеров …………………………………. 26
      1. Модели логических элементов …………...…….… 31

2.4. Выполнение лабораторной работы ………...………...… 32

ПРИЛОЖЕНИЕ …………………………………..……………… 33

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .….……….……………… 35





Учебное издание

Балашов Владимир Николаевич


МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ УЗЛОВ

Лабораторные работы, курсовое и дипломное проектирование

Методическое пособие по курсу "Моделирование"

для студентов, обучающихся по направлению

"Информатика и вычислительная техника"


Редактор издательства Г.Ф. Раджабова

____________________________________________________________________________

Темплан издания МЭИ 2006 (1) метод. Подписано к печати
Печать офсетная Формат 60х84/16 Физ. печ. л. 2,25 Тираж 200 экз. Изд. № 70 Заказ___

Издательство МЭИ, 111250, Москва, Красноказарменная ул., д.14

Отпечатано в типографии НИИ "Геодезия", 141292, Московская обл., г. Красноармейск, просп. Испытателей, д. 14