Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Специализированные БИС и устройства функциональной электроники в приборостроении». Пирогов А.А

1.5.3. Какие данные являлись исходными для выполнения работы?

1.5.4. Пояснить работу полученной модели дешифратора.

1.5.5. Сформулируйте выводы по данной лабораторной работе.

Лабораторная работа №3 проектирование матрицы запоминающих ячеек оперативного запоминающего устройства статического типа на языке vhdl

1.1. Общие указания по выполнению лабораторной работы

Целью лабораторной работы является углубление и закрепление знаний студентов в области работы, структуры и систем параметров запоминающих устройств, а также получение навыков в проектировании ОЗУ с использованием языка VHDL. В рамках данной лабораторной работы необходимо построить матрицу запоминающих ячеек ОЗУ на языке описания аппаратных средств VHDL с использованием программного комплекса Active-HDL.

На выполнение лабораторной работы отводится восемь часов.

Перед выполнением лабораторной работы студент должен самостоятельно выполнить домашнее задание в соответствии с данными методическими указаниями.

Студент, явившийся на занятия, должен иметь методические указания по данной лабораторной работе. В начале занятия преподаватель проверяет выполнение студентом домашнего задания и наличие заготовки отчета по данной лабораторной работе в его рабочей тетради.

К выполненной работе прилагаются необходимые схемы, эскизы, тексты и результаты проектирования, протоколы работы с программным комплексом и другие материалы согласно указаниям по оформлению отчета.

1.2. Домашнее задание и методические указания по его выполнению

При выполнении домашнего задания студент должен ознакомиться с основными типами запоминающих устройств, классификацией и системой параметров. Для этого необходимо воспользоваться лекциями по курсу и литературой [1, С. 227-285].

Рассмотрим структуру матрицы на 64 слова (см. рис 7). Для упрощения задачи использовалось блочное моделирование.

В данной структуре представлены 64 элемента ЗЯ, объединенных линиями адреса AXinput и AYinput, строба CS, сброса RESET, чтения-записи RW, шинами ввода Xin и вывода данных Xout.

На основе полученного блока матрицы создаем матрицу на 4096 слов путем аналогичного соединения блоков на 64 слова (см. рис. 8).

1.3. Вопросы к домашнему заданию

1.3.1. Перечислить основные типы запоминающих устройств, дать краткое описание.

1.3.2. Перечислить основные параметры запоминающих устройств.

1.3.3. Структура блочных запоминающих устройств, пояснить схемотехническую реализацию.

Рис. 7. Матрица на 64 слова

Рис. 8. Матрица на 4096 слов

1.4. Лабораторное задание и методические указания по его выполнению

Одним из основных узлов ОЗУ является матрица запоминающих ячеек. Студенты должны построить и отладить модель матрицы запоминающих ячеек ОЗУ на логическом уровне, опираясь на пример приведенный в домашнем задании, в соответствии с данными варианта. Исходные данные вариантов приведены в приложении методических указаний.

1.5. Контрольные вопросы

1.5.1. Какова цель лабораторной работы?

1.5.2. В чем заключается лабораторное задание? Пояснить ход его выполнения.

1.5.3. Какие данные являлись исходными для выполнения работы?

1.5.4. Пояснить работу полученной матрицы запоминающих ячеек.

1.5.5. Сформулируйте выводы по данной лабораторной работе.

Лабораторная работа №4 проектирование структуры оперативного запоминающего устройства статического типа на языке vhdl

1.1. Общие указания по выполнению лабораторной работы

Целью лабораторной работы является углубление и закрепление знаний студентов в области проектирования цифровых устройств с использованием языков высокого уровня описания аппаратных средств. В рамках данной лабораторной работы необходимо построить на логическом уровне модель оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) статического типа с использованием программного комплекса Active-HDL на языке описания аппаратуры VHDL.

На выполнение лабораторной работы отводится восемь часов.

Перед выполнением лабораторной работы студент должен самостоятельно выполнить домашнее задание в соответствии с данными методическими указаниями.

Студент, явившийся на занятия, должен иметь методические указания по данной лабораторной работе. В начале занятия преподаватель проверяет выполнение студентом домашнего задания и наличие заготовки отчета по данной лабораторной работе в его рабочей тетради.

К выполненной работе прилагаются необходимые схемы, эскизы, тексты и результаты проектирования, протоколы работы с программным комплексом и другие материалы согласно указаниям по оформлению отчета.

1.2. Домашнее задание и методические указания по его выполнению

При выполнении домашнего задания студент должен ознакомиться с методикой м средствами автоматизированного проектирования цифровых устройств. Для этого необходимо воспользоваться лекциями по курсу и литературой [1, С. 637-674].

На завершающем этапе разработки ОЗУ, подключив полученные дешифраторы к матрице запоминающих ячеек, получим статическое ОЗУ на 4096 слов (см. рис. 9).

При некотором значении адреса на входе Ain, на одном из выходов каждого дешифратора формируется логическая единица. И при наличии стробирующего сигнала CS, происходит запись данных в соответствующую запоминающую ячейку ОЗУ.

В данной схеме для удобства соединений использовались 64 разрядные шины. Для увеличения информативной емкости ОЗУ использовалась схема с наращиваемым числом хранимых слов при использовании одного дешифратора. Т.к. необходимо получить 256К то использовали дешифратор 6×64. Структура представляет собой соединение 64 схем ОЗУ на 4К слова, каждый CS вход которой подключен к выходам дешифратора. В результате получаем, что данный дешифратор осуществляет выбор одной из 64-х схем памяти.

Общая схема ОЗУ на 256К слов представлена на рис. 10.

Рис. 9. Статическое ОЗУ 4096 слов

Рис. 10. Статическое ОЗУ 256К слов

1.3. Вопросы к домашнему заданию

1.3.1. Общие сведения процесса проектирования, основные этапы.

1.3.2. Маршрут проектирования СБИС, понятие «система на кристалле».

1.3.3. Основные понятия о языке VHDL и его синтаксические конструкции.

1.4. Лабораторное задание и методические указания по его выполнению

На завершающем этапе лабораторного практикума осуществляется построение модели ОЗУ статического типа. Студенты должны построить и отладить модель ОЗУ на логическом уровне используя полученные в ходе лабораторных работ модели отдельных ее модулей, опираясь на пример приведенный в домашнем задании, в соответствии с данными варианта. Исходные данные вариантов приведены в приложении методических указаний.

1.5. Контрольные вопросы

1.5.1. Какова цель лабораторной работы?

1.5.2. В чем заключается лабораторное задание? Пояснить ход его выполнения.

1.5.3. Какие данные являлись исходными для выполнения работы?

1.5.4. Пояснить работу полученной модели ОЗУ, продемонстрировать запись/чтение данных.

1.5.5. Сформулируйте выводы по данной лабораторной работе.