Розробка ВІС в базисі БМК 1515ХМ1 пристрою множення який множить 3-розрядне число на 2-розрядне (стр. 3 из 4)

(net "N00590"

(node "D34" "34")

(node "D7" "4")

(node "D24" "4")

(node "D32" "2")

(node "D17" "4"))

(net "N00650"

(node "D46" "34")

(node "D25" "4")

(node "D16" "7")

(node "D8" "7"))

(net "N00079"

(node "D25" "2")

(node "D20" "7")

(node "D24" "2")

(node "D19" "7")

(node "D17" "2")

(node "D9" "2")

(node "D7" "2")

(node "D6" "7")

(node "D8" "2")

(node "D33" "38"))

(net "N00732"

(node "D9" "7")

(node "D19" "9")

(node "D35" "34"))

(net "N00107"

(node "D6" "11")

(node "D35" "38")

(node "D7" "7")

(node "D8" "4")

(node "D15" "7")

(node "D16" "4")

(node "D20" "9"))

(net "B1"

(node "D5" "1"))

(net "N00188"

(node "D11" "4")

(node "D8" "15"))

(net "C8"

(node "D42" "1"))

(net "C16"

(node "D41" "1"))

(net "N00125"

(node "D46" "38")

(node "D26" "4")

(node "D6" "13")

(node "D10" "2")

(node "D19" "11")

(node "D17" "7")

(node "D20" "11")

(node "D27" "7"))

(net "N02330"

(node "D32" "10")

(node "D40" "2"))

(net "N00844"

(node "D33" "34")

(node "D27" "2")

(node "D15" "2"))

(net "N02935"

(node "D43" "4")

(node "D38" "8"))

(net "N03117"

(node "D21" "4")

(node "D31" "6"))

(net "N03105"

(node "D21" "2")

(node "D30" "6"))

(net "N00332"

(node "D31" "2")

(node "D20" "17"))

(net "N01078"

(node "D47" "34")

(node "D19" "13")

(node "D26" "7")

(node "D32" "4"))

(net "N04471"

(node "D28" "11")

(node "D26" "15"))

(net "N04441"

(node "D28" "7")

(node "D24" "15"))

(net "N04486"

(node "D28" "13")

(node "D27" "15"))

(net "N04453"

(node "D25" "15")

(node "D28" "9"))

(net "N044074"

(node "D29" "2")

(node "D28" "17"))

(net "N05876"

(node "D4" "2")

(node "D46" "33"))

(net "N05837"

(node "D33" "33")

(node "D1" "2"))

(net "N05852"

(node "D2" "2")

(node "D34" "33"))

(net "N05864"

(node "D3" "2")

(node "D35" "33"))

(net "N06267"

(node "D50" "3")

(node "D47" "18")

(node "D34" "18")

(node "D35" "18")

(node "D33" "18")

(node "D46" "18"))

(net "R"

(node "D48" "1"))

(net "S"

(node "D49" "1"))

(net "C"

(node "D50" "1"))

(net "N05933"

(node "D5" "2")

(node "D47" "33"))

(net "N06091"

(node "D33" "11")

(node "D34" "11")

(node "D46" "11")

(node "D47" "11")

(node "D35" "11")

(node "D48" "3"))

(net "N06179"

(node "D35" "7")

(node "D33" "7")

(node "D34" "7")

(node "D46" "7")

(node "D47" "7")

(node "D49" "3"))

5. Розробка тесту перевірки та логічне моделювання

Для того щоб цілком перевірити розроблений цифровий пристрій необхідно перебрати всі можливі комбінації на інформаційних входах пристрою, та перевірити відповідність вихідних послідовностей до таблиці істинності(табл. 1.1).

TEST "SCHEME"

PERIOD: 100 нс;

INPUT С,R,D,А1,А2,В1,В2,В4;

OUTPUT С1,С2,С4,С8,С16;

C = (1:1,0:1):17;

R = 1:0,5, 0:17;

D = 0;

А1 = (1:1,0:1):17;

А2 = (1:2,0:2):17;

В1 = (1:4,0:4):17;

В2 = (1:8,0:8):17;

В4 = (1:16,0:16):2;

С1 = U:17;

С2 = U:17;

С4 = U:17;

С8 = U:17;

С16 = U:17;

Часова діаграма роботи розробленого пристрою зображена на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 – Часова діаграма тесту перевірки

Наведена часова діаграма роботи пристрою показує, що розроблений пристрій працює правильно.

6. Розрахунок апаратних витрат

Кількість базових комірок для побудови загальної схеми розраховується за допомогою таблиці 6.1.

Таблиця 6.1 – Апаратні витрати

Назва елемента	Кількість елементів	Апаратні витрати на 1 елемент	Загальні апаратні витрати (БК)
V1W3	11	0,5	5,5
V1W2	4	1	4
V1	4	0,5	2
V2	5	0,5	2,5
V3	4	0,5	2
V4	1	0,5	0,5
V4V4	5	3,5	17,5
Всього	34

Розрахунок показує, що при оптимальному розміщенні для реалізації лічильника на основі БМК 1515ХМ1 необхідно 34 базових комірок.

7. Розробка трафарету трасування

Результат розв'язку задачі трасування залежить не тільки від застосованого алгоритму прокладки трас, а ще й від розв'язання низки пов'язаних між собою задач. Серед них можна виділити чотири базові задачі [1].

1. Складання списку з'єднань;

2. Розподіл з'єднань по шарах;

3. Визначення порядку трасування в кожному шарі;

4. Проведення з'єднань або власне трасування.

Трасування БМК зводиться до нанесення електричних зв’язків між вибраними комірками з допомогою змінного шару металізації.Основою для виконання трасування є технологічне креслення-трафарет для розводки. Трафарет – це спрощене зображення базового кристалу і додаткова інформація в умовному вигляді, на який накладається і з’єднується плівка для нанесення шарів розведення.Комірка типу VW складається з двох частин, розділених полікремнієвою шиною. Перша вміщує 4 транзистора, друга - 8. Комірка VN типу побудована на базі чотирьох транзисторів, тому її прив’язка відноситься до чотиритранзисторної частини комірки. Комірка WN типу побудована на базі восьми транзисторів, і місце її прив’язки визначається у восьмитранзисторній частині комірки.

Комірка VNWN має таку будову :

V - місце прив’язки комірки;

W - визначає, що комірка закінчується у восьмирозрядній частині комірки;

M - кількість полікремнієвих шин, які відділяють чотиритранзисторну частину комірки від восьмитранзисторної.

Якщо яка-небудь комірка не використовується, то на кресленні трасування залишаються порожні місця. В полі комутації можливе проведення провідників двох типів: полікремнієвих і алюмінієвих.

Горизонтальні лінії – це полікремнієві провідники, які покриті діелектрик-ним матеріалом, що дозволяє проводити над ними алюмінієві провідники. Контактні з’єднання з полікремнієвими провідниками можливі лише в спеціально відведених місцях (контактні площадки – вузли сітки). При виконанні креслень полікремнієві шини виконуються червоним кольором, алюмінієві провідники – чорним, а вертикальні лінії – зеленим кольором[5-6].

Для ручного трасування було взято фрагмент схеми, наведений на рис. 7.1.

Рисунок 7.1 – Фрагмент схеми для ручного трасування

Трафарети автоматичного та ручного трасування наведені в додатках.

Висновки

При виконанні курсової роботи була розроблена велика інтегральна схема пристрою множення, який множить 3-розрядне число на 2-розрядне на основі БМК 1515ХМ1. При синтезі використовувались базові бібліотечні елементи серії 1515ХМ1.

Багатоваріантний аналіз розв’язків поставленої задачі показав, що, для забезпечення оптимальної роботи пристрою, його потрібно робити комбінаційним. Розроблено принципову електричну схему та її логічну модель відповідно до поставлених вимог. Складено тест перевірки, який показав, що розроблений пристрій працює правильно. Розраховано швидкодію(найбільша затримка становить 95,9 нс) та апаратні витрати(34 базових комірок) для реалізаці. Виконано автоматичне та ручне трасування схеми пристрою. Схема електрична принципова була розроблена, промодельована та протрасована в середовищі OrCAD 9.1.

Список використаної літератури

1. Методичні вказівки до проектування цифрових пристроїв на основі базових матричних кристалів для студентів спеціальності 2204 усіх форм навчання. /Сост. О.Н. Романюк - Вінниця: ВПИ, 1992./ - 36 с.

2. Майоров С.А., Новиков Г.И. Структура электронных вычислительных машин. – Л.: Машиностроение. Ленинград. отд-ние, 1979. – 384с.

3. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике: Справочник / Р.В. Данилов, С.А. Ельцова, Ю.П. Иванов; Под ред. Б.Н. Файзулаева, Б.В. Тарабрина. – М.: Радио и связь, 1986. – 386с.

4. Справочник по интегральным микросхемам / Б.В.Тарабрин и др.; Под ред. Б.В. Тарабрина. - М.: Энергия, 1985.

5. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / М.И.Богданович и др.- Мн.: Беларусь: Полымя, 1996.

6. Корнейчук В.И. и др. Вычислительные устройства на микросхемах: Справочник. - К.: Техніка, 1986.

Додаток А

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Інститут інформаційних технологій і комп’ютерної інженерії

Затверджую

Керівник, проф., д.т.н.

_________О.Н. Романюк

(підпис)

”___” _________ 200_ р.

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

Розробити в базисі елементів БМК 1515ХМ1 велику інтегральну схему пристрою множення, який множить 3-розрядне число на 2-розрядне.

1. Галузь застосування – пристрої обчислювальної техніки.

2. Основа розробки – робочий навчальний план дисципліни.

3. Мета та експлуатаційне призначення:

а) мета – отримання практичних навичок з автоматизованого проектування ВІС на основі БМК;

б) призначення розробки – навчальна курсова робота з дисципліни „САПР ЗОТ ”.

4. Джерела розробки – індивідуальне завдання на курсову роботу з дисципліни та інші технічні матеріали до розрахунків та розробки схем.

5. Технічні вимоги

Функціональне позначення пристрою наведено на рисунку A.1.

Рисунок A.1 – Функціональне позначення схеми пристрою