Курсовая работа на тему: Теоретическая часть. Логическое проектирование КЛС. Логические последовательности

Введение

В настоящее время известно множество методов синтеза комбинационных логических схем (КЛС). Практически все они включают следующие этапы:

1. Формальное описание поведения КЛС посредством таблицы истинности;

2. Получение совершенных дизъюнктивных нормальных форм (СДНФ) для всех собственных функций КЛС;

3. Минимизация СДНФ с использованием аналитических (Квайна-Мак-Класки) или графических (карт Карно, диаграмм Вейча) методов;

4. Переход с помощью формальной процедуры от системы минимизированных формул к графическому изображению схемы на элементах "И", "ИЛИ" и "НЕ".

Такой подход сложился исторически, поскольку цифровые устройства изначально реализовывались релейно-контактными схемами, а затем - схемами на бесконтактных логических элементах (ламповых, магнитных, магнитополупроводниковых и полупроводниковых). На этом этапе получили широкое распространение алгебраические методы в классе дизъюнктивных нормальных форм. Дело в том, что как контактные, так и первые бесконтактные электронные логические схемы реализовывали классический базис "И", "ИЛИ" и "НЕ", а дизъюнктивные нормальные формы представляют логические функции именно в этом базисе.

При большом числе входов (более пяти-шести) выполнение этих операций становится затруднительным даже для одной логической функции.

Позже на смену контактным и бесконтактным элементам "И", "ИЛИ" и "НЕ" пришли интегральные логические схемы, которые в одном кристалле полупроводника реализуют сложную логическую структуру. Базисом интегральных схем стали функции Шеффера ("И-НЕ"), Пирса ("ИЛИ-НЕ") и логическая функция "И-ИЛИ-НЕ". Некоторые из изменённых методов по-прежнему используют минимизацию дизъюнктивных нормальных форм с последующим преобразованием найденных минимальных формул в логические формулы в базисе "И-НЕ" либо "ИЛИ-НЕ". Другие методы используют представление собственных функций синтезируемой схемы в виде совершенных нормальных форм в указанных базисах и минимизацию в этих базисах. Но теперь уже не стало однозначного соответствия между числом вхождений букв в булевых формулах и числом логических элементов, поэтому минимизация формул не всегда приводит к упрощению логических схем.

Следует заметить, что разработка устройств с использованием программируемых БИС невозможна без применения средств и систем автоматизированного проектирования (САПР). "Ручная" разработка устройств, содержащих сотни и тысячи вентилей является весьма трудоёмкой и занимает достаточно длительное время. Особо значимыми становятся процедуры отладки и верификации проектных решений.

Бурное развитие современной интегральной микросхемотехники, особенно программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), привело к тому, что алгебраическая методология логического проектирования перестала поспевать за технологическим прогрессом. Изменчивость базиса требует разработки всё новых алгебраических методов. В то же время привязка к конкретному логическому базису сильно ограничивает возможности использования формальных методов синтеза. Кроме того, в качестве конфигурируемых логических блоков (КЛБ) современных ПЛИС типа FPGA (Field Programmable Gate Arrays) используются логические модули на основе мультиплексоров или программируемых ПЗУ (LUT - Look-Uр Tables). В этом случае при проектировании КЛС возникает задача разделения сложной схемы на более простые части, которые могут быть реализованы на указанных типах КЛБ.

Оглавление

- Введение

- Теоретическая часть

- Логическое проектирование КЛС

- Логические последовательности

- Программное обеспечение

- Пакет WebPACK ISE

- Основные характеристики пакета WebPACK ISE

- Практическая часть

- Формирование логической последовательности

- Синтез сумматора при помощи пакета Decomposer

- Описание сумматора на языке VHDL

- Сравнительный анализ используемых ресурсов для различных вариантов реализации схемы

- Покрытие блоков Вывод

- Список литературы

Список литературы

- Коновалов В.Н., Белов А.А., Коновалов И.В., Нежельский П.Н.: Автоматизированный синтез комбинационных логических схем на основе многоуровневой декомпозиции. - КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, - 35с.: ил.

- Голубев Ю.П.: Автоматизация проектирования преобразователей дискретной информации. - Калуга: Издательство "Гриф", 2003. -652 с.

- Грэгори, Кейт: Использование Visual С++ 6. Специальное издание.: Пер. с англ. - М.; СПб.; К.: Издательский дом "Вильямс", 2003. - 864 с.: ил.

- Соловьев В.В.: Проектирование цифровых систем на основе программируемых логических интегральных схем. - М.: Горяцая линия-Телеком, 2001. - 636 с. ил.

- Кузелин М.О., Кнышев Д.А., Зотов В.Ю.: Современные семейства ПЛИС фирмы Xilinx. Справочное пособие. - М.: Горячая линия-Телеком, 2004. - 440 с.: ил.