Задачами курсового проекта являются




Скачать 426.19 Kb.
НазваниеЗадачами курсового проекта являются
страница1/4
Дата публикации26.05.2014
Размер426.19 Kb.
ТипЗадача
literature-edu.ru > Информатика > Задача
  1   2   3   4



К2.005.218.ПЗ



Содержание

1. Введение ……………………………………………………………………….….3

2. Анализ исходных данных и выбор оптимального варианта алгоритма .….…..4

3. Разработка и синтез принципиальных схем функциональных элементов …....7

4. Описание функциональных элементов………………………………………....10

5. Разбиение схемы препроцессора на ТЭЗ ………………………………………25

6. Оценка временных и электрических параметров препроцессора …………...28

7. Заключение …………………………………………………………………...…29

Список литературы …………..…………….……………………………………...30

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

1. Введение

Курсовой проект предназначен для приобретения навыков по схемотехническому проектированию несложных цифровых устройств. Проект базируется на основной теоретической части дисциплины «Схемотехника ЭВМ» и выполняется с целью закрепления знаний по данному курсу.

Задачами курсового проекта являются :

  • практическое овладение методикой схемотехнического проектирования вычислительного устройства на основе современной элементной базы;



  • анализ вариантов схемотехнических решений и выбор на его основе оптимального решения;



  • синтез принципиальных схем, электрических схем функциональных элементов по их формальному описанию;



  • получение элементарных навыков конструкторского проектирования технических средств вычислительной техники;



  • приобретение практических навыков оформления и выпуска конструкторской документации в соответствии с ГОСТ.


2. Анализ исходных данных и выбор оптимального варианта алгоритма

В соответствии с вариантом задания необходимо спроектировать препроцессор, выполняющий вычисление взвешенного среднего для выборки содержащей 16 элементов в режиме скользящего окна.

Исходные данные для проектирования:

  • размер выборки n=16;

  • форма представления чисел – с фиксированной запятой;

  • связь препроцессора с другими устройствами – через системную магистраль Multibus (И-41);

  • формат входных/выходных данных: L=20;

  • внутренний формат данных: L=16;

  • частота поступления входных отсчетов данных: fд=2,5 МГц (tд=400 нс);

  • допустимое время задержки выходного потока данных: Tзд=1200 нс;

  • требуемая надежность: P(10000)=0,98;

  • условия эксплуатации соответствуют группе 5;

  • потребляемая мощность: Pдоп=250 Вт;

  • частота внешней синхронизации выбирается из ряда: 13,3 МГц, 33 МГц, 40 МГц;

  • размер платы ТЭЗа – 233,4x160;

  • тип разъема - СНП34-90.

Взвешенное среднее – это число, которое вычисляется следующим образом:

(W=1).

Данная величина не может быть вычислена рекуррентным способом, следовательно единственным возможным вариантом может быть только вычисление функции «в лоб». Поскольку внутренний формат имеет меньшую длину, чем внешний то для реализации можно предложить два варианта:

  1. Подгонка пришедшего числа под нужный размер путем отбрасывания нескольких младших разрядов. Этот вариант очень сильно искажает результат, поэтому он сразу отпадает;

  2. Разбиение числа на 2 части и обработка их отдельно с последующим соединением их на выходе.

Наиболее лимитирующим ограничением следует признать частоту поступления входных данных, так как в каждом цикле работы препроцессора приходится выполнять 16*2=32 шестнадцатиразрядных умножения (мы разбиваем число на две части, а размер выборки равен 16). Конечно можно использовать схему построенную на ПЗУ, время задержки которой невелико, но использование гигабайтных массивов памяти вряд ли можно признать удачным решением. Наиболее быстродействующей из доступных схем шестнадцатиразрядных умножителей является микросхема КР1802ВР5 построенной с использованием ТТЛШ технологии (время умножения 175 нс), следовательно нам придется распараллеливать операции умножения на 16*2=32 умножителей. Так как входные данные представлены в дополнительном коде то необходимо реализовать эффективный алгоритм разбиения с последующей «сборкой» чисел представленных в дополнительном коде. Так как разбиение легко производится для положительных чисел, то возможным решением может быть вычисление со смещением, тем более что разрядная сетка позволяет это сделать без видимого ущерба точности. Так как минимальным входным числом может быть – 10000000000000000000, то смещением будет положительное число – 011111111111111111111, которое и прибавляется к входному числу и вычитается из результата.

Описание алгоритма.

Начало работы схемы начинается с перехода сигнала RESET в пассивное состояние. Посредством данного сигнала происходит инициализация начальных состояний триггеров, счетчиков и регистров. Сначала, данные из ПЗУ последовательно считываются в регистры множимого всех умножителей схемы (так как они постоянны). Под каждый коэффициент в ПЗУ отводится 5 бит данных, остальные 3 бита – 0. Вот пример одного слова в ПЗУ:

0ХХХХХ00, где ХХХХХ – биты данных, 0 – обязательные нули.

Такая необычная организация используется для того, чтобы после умножения получался «неверный» результат. Результат получается в 216 раз больше, таким образом все произведение полностью находится в старшем слове двойного слова результата произведения. Эта тонкость использована, поскольку на выбранном нами умножителе КР1892ИП5 младшее слово результата выводится на вход множимого, а в конвейерном режиме это недопустимо. После загрузки всех коэффициентов схема загрузки переводится в «пассивное» состояние (ПЗУ переводится в пассивный режим) и система начинает работать в «штатном» режиме. Предусмотрен флаг неверного результата, первые два рабочих такта результат не верный.

К входному числу прибавляется поправка. Это выполняется при помощи двух сумматоров с последовательным переносом. Далее полученное число помещается в стек со сдвигом на один разряд данных всего стека. Стек реализован на 8-ми разрядных сдвиговых регистрах. Далее данные поступают на умножители с последующим суммированием результатов умножения. В конце цикла необходимо скорректировать результат. Коррекция результата заключается в суммировании пяти старших разрядов младшей половины результата со старшей, и вычитании смещения из полученного числа.

Схема алгоритма вынесена в приложение 1.

Поскольку алгоритм построен по полностью конвейерной схеме период синхросигнала определяется как 1/fд=400нс. Длительность высокого и низкого уровня можно принять одинаковыми и равными TCLK/2=200нс. Это можно сделать так как наиболее длинной операцией является умножение, а на умножителе КР1802ИП5 эта операция выполняется за 175нс.

В соответствии с выбранными параметрами синхросигнала, микросхемами и алгоритмом можно определить приблизительное время задержки – 1200нс.

3. Разработка и синтез принципиальных схем функциональных элементов

Структурная схема препроцессора вынесена в приложение 2.

В проектируемом препроцессоре используются следующие функциональные элементы:

  • регистры параллельные 16-ти разрядные тактируемые фронтом;

  • стековое запоминающее устройство (FIFO) организацией 20*16, тактируемые фронтом, с асинхронным входом сброса, а также с возможностью чтения с любой позицией;

  • модуль ПЗУ с организацией 16х8;

  • сумматоры 16-ти разрядный четырехвходовый;

  • счетчики 4-х разрядные с возможностью асинхронного сброса и предварительной записи информации и имеющими выход переноса;

  • D-триггеры с асинхронным входом сброса;

  • умножители 16-ти разрядные.

Параллельные 16-ти разрядные регистры построены на основе 8-ми разрядных регистров. Структура 16-ти разрядного регистра представлена на рис. 1.

Рис.1 Регистр параллельный

Стек построен на основе 8-ми разрядных сдвиговых регистрах. Вначале работы стек очищается подачей сигнала сброса (это используется для уменьшения числа холостых тактов в начале работы ). Структура стека представлена на рис.2.

Рис.2 Стек

Сумматоры 16-ти разрядный построены с использованием 4-х четырехвходовых четырехразрядных сумматоров и одной схемы ускоренного переноса. Сумматор изображен на рис.3.



Рис.3. Сумматор шестнадцатиразрядный, четырехвходовый

4. Описание функциональных элементов.


8 разрядный сдвиговый регистр - K155ИР13
Регистр ИР13 (рис.4) поддерживает четыре режима работы: хранение восьмиразрядного кода, сдвиг кода влево на 1 разряд, сдвиг кода вправо на 1 разряд, параллельный ввод и вывод информации. Режимы работы задаются двухразрядным кодом, подаваемым на входы управления S0,S1. Режимы работы регистра при определенных значениях сигналов на входах S0,S1 обозначены в таблице 1.


Таблица 1. Режимы работы регистра

S0

S1

Режим

0

0

Хранение

0

1

Сдвиг влево


1

0

Сдвиг вправо

1

1

Параллельный ввод
  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Задачами курсового проекта являются icon1. Цель курсового проекта
Целью курсового проекта является разработка программного обеспечения для тестирования статистических свойств последовательностей...

Задачами курсового проекта являются iconОбщие рекомендации по выполнению курсового проекта Порядок выполнения курсового проекта
Студенты выполняют курсовой проект по утвержденной теме в соответствии с заданием и планом-графиком. Образец плана-графика приведен...

Задачами курсового проекта являются iconМетодические указания по курсовому проектированию по дисциплине:...
Тематика курсового проекта должна отражать задачи, стоящие передконкретным производственным участком атп. Перечень тем курсового...

Задачами курсового проекта являются icon8. Литература Прим.: Сам реферат его обновления и другая литература...
...

Задачами курсового проекта являются iconКурсового проекта
Разработать базу данных для общественной библиотеки. Пользователи: сотрудники библиотеки. База должна отражать информацию

Задачами курсового проекта являются iconМетодические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине...
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Задачами курсового проекта являются iconТребования к структуре курсового проекта (работы)
По объему курсовой проект (работа) должен быть не менее 15-20 страниц печатного текста, но не более 40 страниц

Задачами курсового проекта являются iconПроект по нравственно-патриотическому воспитанию детей
Консультация для родителей с целью знакомства с темой, задачами проекта, содержанием работы

Задачами курсового проекта являются iconАналитический раздел
Целью курсового проекта является изучение протоколов вычислительных сетей на практике. Для достижения поставленной цели было выдано...

Задачами курсового проекта являются icon9. Основными задачами школьной библиотеки являются: а обеспечение...
Школьная библиотека по своей структуре делится на абонемент, читальный зал, отдел учебников

Литература


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
literature-edu.ru
Поиск на сайте

Главная страница  Литература  Доклады  Рефераты  Курсовая работа  Лекции