Контрольная работа по "Компьютерная схемотехника и архитектура компьютеров"

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНАЯ  АКАДЕМИЯ

 

КАФЕДРА КИТ

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

 

по дисциплине "Компьютерная схемотехника и архитектура  компьютеров"

 

 

 

 

                     Выполнил:                                        Проверил:

                   

 

 

 

Оценка

Дата

Роспись

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Краматорск 2011

 

 

Вариант № 2

 

Задание №1

 

Задание: 1. Для каждого КЦУ, предусмотренного заданием :

1.1. Составить таблицу  истинности;

1.2. Составить логические  выражения функций, реализуемых  КЦУ, представленные в СДНФ  и СКНФ. Доказать тождественность  этих форм.

1.3. Преобразовать  полученные в п. 2.1.2. СДНФ к виду, реализуемому в монофункциональном  базисе ЛЭ «И-НЕ».

1.4. Составить схему  КЦУ, используя: а) ЛЭ ОФПН; б)  монофункционального набора ЛЭ  «И- НЕ».

1.5. Собрать схемы  КЦУ на стенде и проверить  правильность их функционирования.

Индивидуальное задание:

2

Голосования (мажоритарного контроля) «3 из 4»


 

Решение

 

1.1) Составим таблицу истинности  для данной функции:

 

x1

x2

x3

X4

y

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1


 где x1,x2,x3,x4 – входные данные; y – выходная функция.

 

1.2) Представим данную функцию  в СДНФ :

 

 y1 =

 

Представим функцию в  СКНФ:

 

y2 =

Докажем тождественность  составлением таблицы истинности:

x1

x2

x3

X4

Y1

y2

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

1

1

0

1

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1


1.3) Представим СДНФ в  базисе “И-НЕ”:

 

 

1.4) Составить схему КЦУ, используя: а) ЛЭ ОФПН:

 

y1 =

 

 

 

 

 

 

 

б) монофункционального  набора ЛЭ «2И- НЕ».

 

 

 

 

 

1.5. Соберем схему  КЦУ на стенде и проверим  правильность ее функционирования.

 Временная диаграмма:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №2

 

 

Задание:  2.1 Минимизируйте выражение, используя карту Карно.

2.2 Реализуйте схему на элементах: четные варианты – элементы 2 ИЛИ-НЕ, нечетные – элементы 2 И-НЕ.

2.4 Выберите соответствующую микросхему из справочника. На основании справочных данных распишите номера выводов микросхемы для элементов схемы.

2.3 Подсчитайте количество микросхем, необходимых для реализации заданной функции.

Индивидуальное задание:

2

0+1+2+9+11+12+13+14+15


 

Решение

 

2.1) Минимизируем выражение,  используя карту Карно. Построим  карту Карно:

 

       x3 x4

 

x1 x2

 

00

 

10

 

01

 

11

00

1

0

0

1

10

1

0

1

1

01

1

0

0

1

11

0

0

1

1



 

 

Найдем значение функции :

 

 

Представим в базисе 2ИЛИ-НЕ:

 

 

 

 

 

2.4)Для реализации данной схемы необходимо 18 логических блока 2ИЛИ-НЕ. Данную схему можно реализовать на микросхеме К155ЛЕ1 (4х2И-НЕ).

Питание микросхемы 7 -14

2.3) Для реализации данной схемы необходимо 5 микросхем К155ЛЕ1. Так же данную схему можно представить на PLD(например, семейство MAX3000)

Пример: EPM3032ALC44-4

 

Задание №3

 

Задание: . Спроектируйте многовыходное КЦУ, реализующее следующую функцию при изменении аргумента от нуля до семи. Результат выводится в виде двоичного кода. Реализуйте КЦУ на элементах: четные варианты – элементы 2 ИЛИ-НЕ, нечетные – элементы 2 И-НЕ

Индивидуальное задание: y=x/2+ 2;

Решение

 

  1. Представим  функцию в табличном виде.

 

x

0

1

2

3

4

5

6

7

y

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5


 

В проектируемом устройстве как аргумент х, так и функция у должны быть представлены в виде двоичных кодов. Перевод х и у в двоичные коды осуществляется по известным правилам преобразования десятичных чисел в двоичные коды. Число разрядов n и m, необходимых для представления х и у в двоичном коде, определяется согласно соотношениям:

n ≥ log2(xmax+1), m ≥ log2(ymax+1).

Находим число двоичных разрядов, необходимых  для представления аргумента х и функции у в виде ближайших больших целых чисел, в нашем случае представим выходной код в следующем виде 000,0 :

n ≥ log2(7+1)=3, m ≥ log2(5)=3+1(дробная часть)=4.

 

Таким образом, проектируемое устройство должно иметь три входа, на которые  поступают двоичные разряды аргумента  x1 ,x2,x3 и пять выходов, на которых формируются двоичные разряды функции y1, y2, y3, y4 ,y5. Для получения уравнений связи выходных переменных (реакций) с входными переменными (воздействиями) изобразим таблицу истинности (функционирования) устройства.

x1

x2

x3

y1

y2

y3

y4

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1


 

 

  1. Представим  функцию в СДНФ:

 

 

 

 

 

Преобразуем y1 схему в базисе ИЛИ-НЕ:

 

 

 

 

Временная диаграмма:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание № 4

 

Задание: Постройте счетчики с нестандартными значениями модуля счета. Значение модуля счета выберите следующим образом: до 10 номера по списку: n+5; от 11 до 15: n-4; от 16 и выше: n-8.  Четные варианты строят схему последовательного счетчика, нечетные варианты – параллельного.

 

Решение

  1. Построим синхронный счетчик на D – триггерах. Данная схема относится к последовательным счетчикам, т.к. каждый последующий триггер синхронизируется предыдущим триггером. В данной схеме использованы на входах инверторы для счета с нулевого счета (000), если не использовать триггеры то счет будет начинаться с 111. На каждом значении синхронизации импульс делится на первом триггере на 2 , на втором на 4 , на третьем на 8.Т.к. в данной схеме необходимо организовать делитель на 7 то трех триггеров достаточно. Далее необходимо подключить логические элементы так чтобы на седьмом импульсе устанавливалась 1 и после этого сброс счетчика.

x – вход , у –выход

    

   2)В данном счетчике частота делится на 7. Данная схема была симулирована в пакете MAX+ plus. Временная диаграмма:

 

 

 

 

Задание № 5

 

Задание:  Постройте делители частоты со следующими значениями коэффициента деления.

Индивидуальное задание: 

2.

17.

24




 

 

 

Решение

 

1)Для построения схемы  были использованы D-триггеры, И-НЕ,НЕ,ИЛИ-НЕ.

CLKB – вход синхронизации. QD – выход счетчика. Логика работы строиться так же как и в предыдущей программе ,т.е. необходимо подключить к делителям соответвующие логические элементы для сброса счетчика при достижении заданного модуля счета. Схема выполнена по принципу меандра.

 

 

Временная диаграмма:

 

 

 

 

Задание № 6

 

Задание: Логика работы программы: Мигать светодиодом А2 с периодом 6 секунд

 

Решение

 

В качестве платформы для реализации будем использовать микроконтроллер  Atmega163 с тактовой частотой 8 МГц. Для зажигания светодиода A2 – использовать порт PD5(OC1A).Таймер работает в режиме СTC(сброс при совпадении) сравнивая значение с регистром OCR1A (два регистра по 8 бит OCR1AH=0x5B;OCR1AL=0x8F;) и меняя значение выводов на противоположное. Предделитель равен 1024. Обеспечивает период 6 секунд.

Схема подключения светодиодов:


         




 

 

 

 

 

 

 

Светодиоды зажигаются уровнем  логической единицы на соответствующем  выводе микросхемы.

 

#include <mega163.h>

 

interrupt [TIM1_COMPA] void timer1_compa_isr(void)

{

 

 

}

 

void main(void)

{

PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

 

PORTB=0x00;

DDRB=0x00;

 

PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

 

PORTD=0x00;

DDRD=0x20;

 

TCCR0=0x00;

TCNT0=0x00;

 

TCCR1A=0x40;

TCCR1B=0x0D;

TCNT1H=0x00;

TCNT1L=0x00;

OCR1AH=0x5B;

OCR1AL=0x8F;

OCR1BH=0x00;

OCR1BL=0x00;

 

ASSR=0x00;

TCCR2=0x00;

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

GIMSK=0x00;

MCUCR=0x00;

TIMSK=0x10;

UBRRHI=0x00;

ACSR=0x80;

SFIOR=0x00;

 

#asm("sei")

 

while (1)

      {

 

      };

 

 

Список используемой литературы

 

1. Гук М.  Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия  – СПб: Издательство “Питер”,2000.- 816 с.: ил.

2. Пособие  по техническому обслуживанию  и ремонту IBM PC AT. - Киев, Техинком,1991.-202 с.

3. Совершенствование  и ремонт персональных компьютеров. - М. ИВК-Софт., 1991.-690 с.

4. Новиков  Ю.В., Калашников О.А., Гуляев С.Э.  Разработка устройств сопряжения  для персонального компьютера IBM PC. М., "Эком", 1998. – 224 с.

5. Стандарт IBM PC AT. Устройство, установка, техническое  обслуживание и ремонт персональных  компьютеров/ Сост. Г. Карпов. - Кишинев: МВП "Вирт",1991._192 с.

6. Нортон П.  Программно-аппаратная организация  IBM PC./ Под ред. В.Г.Абрамова - М.: Радио  и связь, 1992._336 с.

7. Степченко  О. Техническое обеспечение и  ремонт IBM PС.- К.: фирма "Диалектика", 1994. - 192 с., ил.

9. Каган Б.М.  Электронные вычислительные машины  и системы: Учеб. пособие для Вузов.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергоатомиздат,1991.-592 с.: ил.

10. Иванов  Е.Л., Степанов И.М., Хомяков К.С.  Периферийные устройства ЭВМ  и систем: Учебник  для  вузов.  М.:-Высшая  школа,1987.

11. Норенков  И.П. Введение в автоматизированное  проектирование технических устройств  и систем. - М.:Высш.шк.,1986. - 304 с.

 


Контрольная работа по Компьютерная схемотехника и архитектура компьютеров 📙 Контрольная → 🆔 58656

Контрольная работа по Компьютерная схемотехника и архитектура компьютеров 📙 Контрольная → 🆔 58656

Контрольная работа по "Компьютерная схемотехника и архитектура компьютеров"