Badanie układów arytmetycznych

1

Badanie układów arytmetycznych

1. Pytania kontrolne (przykładowe).

a) Wyprowadzić, przy pomocy tablic Karnaugha, równania wyjść sumy i przeniesienia dla

półsumatora.

b) Narysować schemat logiczny półsumatora wykorzystując funktory NAND.

c) Określić funkcję sumy i funkcję przeniesienia dla pełnego sumatora, za pomocą tablic

Karnaugha.

d) Narysować, podać istotę działania oraz właściwości wielobitowego sumatora szeregowego.

e) Przedstawić i omówić schemat blokowy wielobitowego sumatora równoległego

z szeregową propagacją przeniesienia.

f) Omówić schemat blokowy i właściwości wielobitowego sumatora równoległego

z równoległą propagacją przeniesienia.

g) Podać kiedy występuje propagacja przeniesienia a kiedy generacja przeniesienia.

h) Narysować schemat blokowy oraz omówić zasadę działania układu umożliwiającego

realizację operacji dodawania lub odejmowania w kodzie U2, z wykorzystaniem układu

7483 (83A).

i) Narysować i omówić zasadę działania sumatora dziesiętnego (BCD), wykorzystującego

układ 7483 (83A).

j) Zaprojektować układ generacji bitu parzystości(nieparzystości) zależnie od wartości

sygnału sterującego, dla słowa czterobitowego.

2. Zbudować układ półsumatora wykorzystując funktory określone przez wykładowcę.

2.1. Napisać równania logiczne określające pracę półsumatora. Zbudować układ

półsumatora.

S

= ..........................................................................

C = ..........................................................................

2.2. Sprawdzić poprawność działania zbudowanego układu wpisując odpowiednie wartości

do poniższej tabeli.

A

B

S

C

0

0

0

1

1

0

1

1

2.3.Oszacować czasy propagacji półsumatora dla zmiennych S oraz C.

t

ps

= ......................................................

t

pc

= ......................................................

Badanie układów arytmetycznych

2

3.

Synteza i badanie sumatora jednobitowego.

3.1. Wypełnić mapy Karnaugha dla funkcji sumy i przeniesienia sumatora pełnego.

Wyprowadzić funkcję sumy i przeniesienia. Zbudować układ sumatora pełnego.

3.2. Sprawdzić poprawność działania zbudowanego układu wpisując odpowiednie wartości

do poniższej tabeli.

A

B

C

-1

S

C

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

3.3.Oszacować czasy propagacji badanego sumatora jednobitowego.

t

ps

= ......................................................

t

pc

= ......................................................

3.4.Wykorzystując opracowany sumator jednobitowy zbudować układ 3-bitowego sumatora

równoległego oraz oszacować jego czas propagacji.

t

ps

= ......................................................

4.

Zaprojektować czterobitowy sumator równoległy z przeniesieniami szeregowymi

sumujący liczby zapisane w kodzie określonym przez prowadzącego ćwiczenie i przy

pomocy funktorów wykorzystywanych w zadaniach 2 i 3.

5.

Badanie sterowania jednostki arytmetyczno-logicznej 74181 dla realizacji funkcji

zadanych przez prowadzącego.

AB

C

-1

00

01

11

10

0

1

S

AB

C

-1

00

01

11

10

0

1

C

Badanie układów arytmetycznych

3

Sprawozdanie powinno zwierać:

1. Stronę tytułową.

2. Projekt wszystkich opracowanych w ćwiczeniu układów z uwzględnieniem:

•

etapów wyprowadzania równań logicznych,

•

schematów logicznych,

•

wyznaczonych wartości dla poszczególnych części ćwiczenia.

3. Wnioski końcowe (w szczególności powinny zawierać):

•

uzasadnienie wyboru zastosowanej metody projektowej. Porównanie jej z innymi
znanymi metodami, dla każdego zaprojektowanego układu;

•

określenie kosztów realizacji poszczególnych układów (należy podać liczbę układów
scalonych niezbędnych do zbudowania badanego układu);

•

omówienie uzyskanych wyników;

•

własne spostrzeżenia i wnioski z ćwiczenia.

Badanie układów komutacyjnych

4

Badanie układów komutacyjnych

1.

Pytania kontrolne (przykładowe).

a)

Podać określenia kodu dwójkowego:

•

naturalnego;

•

refleksyjnego;

•

BCD.

b)

Wymienić podstawowe parametry kodu.

c)

Co należy rozumieć pod pojęciem kodów ważonych i nieważonych.

d)

Napisać liczby w kodzie Gray’a od 0 do 15.

e)

Podać określenie kodera, dekodera i translatora kodu.

f)

Narysować schemat blokowy oraz omówić zasadę działania enkodera priorytetowego.

g)

Jakie związki zachodzą między liczbą wejść i wyjść dekoderów i koderów.

h)

Jaki układ nazywamy multiplekserem a jaki demultiplekserem.

i)

Jakie jest podstawowe przeznaczenie multiplekserów i demultiplekserów.

j)

Jaką rolę spełniają w multiplekserach i demultiplekserach wejścia strobujące.

2.

Badanie kodera.

2.1. Zaprojektować i wykonać układ kodera realizujący operację zgodnie z tabelą 2.1.

Tabela 2.1.

9

x

8

x

7

x

6

x

5

x

4

x

3

x

2

x

1

x

0

x

D

C

B

A

y

y

y

y

y

y

y

y

y

x

y

y

y

y

y

y

y

y

x

y

y

y

y

y

y

y

y

x

y

y

y

y

y

y

y

y

x

y

y

y

y

y

y

y

y

x

y

y

y

y

y

y

y

y

x

y

y

y

y

y

y

y

y

x

y

y

y

y

y

y

y

y

x

y

y

y

y

y

y

y

y

x

y

y

y

y

y

y

y

y

x

y

y

y

y

y

y

y

y

y

Gdzie x = ................,

x

y =

Równania wyjścia kodera:

A = ..........................................................

B = ..........................................................

C = ..........................................................

D = ..........................................................

2.2. Sprawdzić poprawność pracy kodera.

2.3. Zaprojektować i wykonać układ dekodera realizujący operację odwrotną do

wykonanego w pkt. 2.1. kodera.

Badanie układów komutacyjnych

5

3.

Badanie translatora kodu.

3.1. Zaprojektować i wykonać układ kodera realizujący operację zgodnie z tabelą 3.1.

Tabela 3.1.

2

x

1

x

0

x

D

C

B

A

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

Równania wyjścia translatora:

A = ..........................................................

B = ..........................................................

C = ..........................................................

D = ..........................................................

3.2.Sprawdzić poprawność pracy translatora.

4.

Badanie multipleksera.

4.1.Określić funkcję logiczną realizowaną przez układ 74151.

Y = ................................................................................

4.2. Wykorzystać multiplekser 74151 do realizacji funkcji logicznej zadanej przez

prowadzącego:

Y = ................................................................................

Dla zadanej funkcji wypełnić tablicę Karnaugha (tabela 4.1.) oraz zbudować układ.

4.3. Przeprowadzić proces sprawdzenia poprawności działania zaprojektowanego układu,

wykorzystując program Multisim. Porównać wyniki działania układu z wartościami

określonymi w tablicy 4.1.

4.4. Zbudować, wykorzystując dwuwejściowe funktory, układ realizujący zadaną przez

prowadzącego funkcję. Przeprowadzić proces sprawdzenia poprawności działania

zaprojektowanego układu, wykorzystując program Multisim. Porównać uzyskane

wyniki z wartościami z pkt. 4.3.

Badanie układów komutacyjnych

6

Tablica 4.1.

Sprawozdanie powinno zwierać:

1. Stronę tytułową.

2. Projekt wszystkich opracowanych w ćwiczeniu układów z uwzględnieniem:

•

etapów wyprowadzania równań logicznych,

•

schematów logicznych,

•

wyznaczonych wartości dla poszczególnych części ćwiczenia.

3. Wnioski końcowe (w szczególności powinny zawierać):

•

uzasadnienie wyboru zastosowanej metody projektowej. Porównanie jej z innymi
znanymi metodami, dla każdego zaprojektowanego układu;

•

określenie kosztów realizacji poszczególnych układów (należy podać liczbę układów
scalonych niezbędnych do zbudowania badanego układu);

•

omówienie uzyskanych wyników;

•

własne spostrzeżenia i wnioski z ćwiczenia.

BA

DC

00

01

11

10

00

01

Y

11

10

Badanie układów sekwencyjnych

7

Badanie układów sekwencyjnych

1.

Pytania kontrolne (przykładowe).

a)

Jakie układy nazywamy sekwencyjnymi.

b)

Podział układów sekwencyjnych.

c)

Sposoby opisu układów sekwencyjnych.

d)

Na czym polega zjawisko wyścigu w układach asynchronicznych.

e)

Według jakich kryteriów można podzielić liczniki.

f)

Jakimi parametrami można scharakteryzować liczniki.

g)

Jaka relacja zachodzi między pojemnością licznika a ilością przerzutników z jakich się
on składa.

h)

Jaka jest istota działania liczników asynchronicznych, wymienić wady liczników
asynchronicznych.

i)

Jakie układy cyfrowe nazywamy rejestrami.

j)

Za pomocą jakich parametrów można scharakteryzować rejestr.

k)

Podać podział rejestrów ze względu na sposób wprowadzania i wyprowadzania
informacji.

l)

Podać istotę i cel stosowania liczników Johnsona.

2.

Synteza układu sekwencyjnego.

2.1. Wykorzystując przerzutniki asynchroniczne RS zaprojektować układ sekwencyjny

działający zgodnie z grafem przejść i wyjść podanym przez prowadzącego.

2.2. Sprawdzić poprawność działania układu, wyniki przedstawić w postaci wykresów zmian

odpowiednich wartości.

3.

Synteza licznika asynchronicznego.

3.1. Wykorzystując przerzutniki typu ....... oraz niezbędne dodatkowe elementy logiczne

zbudować licznik asynchroniczny o pojemności ........... .

3.2. Sprawdzić działanie zaprojektowanego licznik, wyniki przedstawić w postaci wykresów

zmian odpowiednich wartości.

4.

Realizacja rejestru.

4.1. Wykorzystując przerzutniki typu ....... oraz niezbędne dodatkowe elementy logiczne

zbudować rejestr ..................................................................... .

4.2. Sprawdzić poprawność działania układu, wyniki przedstawić w postaci wykresów zmian

odpowiednich wartości.

Badanie układów sekwencyjnych

8

5.

Synteza licznika synchronicznego.

5.1. Wykorzystując przerzutniki typu ....... oraz niezbędne dodatkowe elementy logiczne

zbudować licznik synchroniczny o pojemności ........... i kolejności zmian stanów zgodnie
z tabelą zmian stanów.

Stan

Q

D

Q

C

Q

B

Q

A

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

5.2. Sprawdzić działanie zaprojektowanego licznik, wyniki przedstawić w postaci wykresów

zmian odpowiednich wartości.

Sprawozdanie powinno zwierać:

1. Stronę tytułową.

2. Projekt wszystkich opracowanych w ćwiczeniu układów z uwzględnieniem:

•

etapów wyprowadzania równań logicznych,

•

schematów logicznych,

•

wyznaczonych wartości dla poszczególnych części ćwiczenia.

3. Wnioski końcowe (w szczególności powinny zawierać):

•

uzasadnienie wyboru zastosowanej metody projektowej. Porównanie jej z innymi
znanymi metodami, dla każdego zaprojektowanego układu;

•

określenie kosztów realizacji poszczególnych układów (należy podać liczbę układów
scalonych niezbędnych do zbudowania badanego układu);

•

omówienie uzyskanych wyników;

•

własne spostrzeżenia i wnioski z ćwiczenia.