14. Матричные умножители (математические выражения, схема множительно-суммирующего блока для четырехразрядных сомножителей, увеличение разрядности до 4х4 из двух 4х2).

15. Организация контроля правильности функционирования устройств обработки данных (контроль чётности, мажоритарные схемы голосования, код Хэмминга – принципиальные схемы, таблицы функционирования).

Контроль чётности

Контроль правильности передач и хранения данных – важное условие нормальной работы УОИ. Простейшим и достаточно эффективным способом удостовериться, что полученные с линии или извлеченные из памяти данные искажены ошибкой и использовать их нельзя, служит введение контроля по четности. При этом способе контроля каждое слово дополняется контрольным разрядом, значение которого подбирается так, чтобы сделать четным вес каждой кодовой комбинации.

Контрольный (n+1) разряд для n-разрядного двоичного слова (x1, x2, …, xn) формируется так, чтобы была равна нулю при контроле по четности.

Применение кодов Хэмминга позволяет исправлять однократные ошибки, возникающие при передаче информации. В практике контроля работы ЗУ находит модифицированный код Хэмминга, с помощью которого можно исправлять все однократные ошибки и обнаруживать все двукратные и выше. Модифицированный код Хэмминга получается из кода Хэмминга добавлением к нему контрольного разряда, обеспечивающего четность всей кодовой комбинации в целом. Обнаружение двойной ошибки основано на сопоставлении наличия или отсутствия ошибки в указателе ошибки (синдроме ошибки, корректирующем коде) и общей четности. Если обозначить через К любое ненулевое значение синдрома, то возможные ситуации, возникающие при приеме кодовой комбинации окажутся следующими (табл. 5.6).

16. Асинхронный и синхронный (тактируемый) rs-триггеры (схемы на элементах и-не, или-не, таблицы функционирования и временные диаграммы, время задержки).

Триггер – это устройство с двумя устойчивыми состояниями, содержащее фиксатор состояния и схему управления. На схему управления (входы) поступают сигналы (информационные, тактирующие, управляющие). Состояние триггера определяется элементом памяти. Обычно триггер имеет прямой и инверсный выходы (Q и соответственно).

Асинхронные триггеры – триггеры осуществляющие переход в новое состояние по изменению информационных сигналов. Синхронные (тактируемые) триггеры могут изменять своё состояние только при наличии тактового импульса на входе C.

Асинхронный RS-триггер имеет симметричную структуру и состоит из двух ЛЭ ИЛИ-НЕ (рис. 3.4) или И-НЕ (рис. 3.5), охваченных перекрестной положительной обратной связью. Этот триггер обладает двумя устойчивыми состояниями, которые обеспечиваются за счет связи выхода каждого элемента с одним из входов другого. Свободные входы служат для управления и называются информационными или логическими.

Асинхронный RS-триггер в зависимости от наличия сигналов на входах R и S (табл. 3.2) полностью переключается из одного устойчивого состояние в другое за 3t_ЛЭ. RS-триггер на ЛЭ И-НЕ структурно не отличается от триггера на элементах ИЛИ-НЕ, но закон функционирования имеет иной (рис. 3.5, табл. 3.2), поскольку элементы И-НЕ переключаются сигналами, соответствующие уровню логического нуля.

Асинхронный RS-триггер имеет 3 режима работы и одну запрещённую комбинацию входных сигналов (табл. 3.3).

Интервал времени, когда на обоих выходах устанавливаются одинаковые сигналы Q=1 и =1 или Q=0 и =0 – явление «риск». Такую комбинацию называют неопределенной. Если после этого триггер перевести в режим хранение, то состояние выходов триггера с равной вероятностью может стать как единичным, так и нулевым. Поэтому одновременная подача обоих управляющих сигналов называется запрещённым режимом. Эти слова следует понимать не буквально, а как указание на то, что такое сочетание входных сигналов ведет к непредсказуемому поведению триггера, и при разработке аппаратуры надо принимать меры для его исключения.

Длительность переключения триггера (t_RS) определяется суммой задержек: t_RS = t_ЛЭ + t_ЛЭ. Длительность входного сигнала (t_ВХ) определяется из условия t_ВХ ≥ t_ЛЭ . На практике для надежности переключения триггера длительность входного импульса увеличивают на одну задержку t_ЛЭ, т.е. t_RS = 3t_ЛЭ. Максимальная и рабочая частота переключения триггера соответственно равны .

Для организации синхронного (статического, управляемого уровнем) одноступенчатого RS-триггера к схеме асинхронного RS-триггера добавляют два ЛЭ (рис. 3.6, 3.7).

На рис. 3.6.А элементы DD1 и DD2 образуют схему управления с прямыми входами, а элементы DD3 и DD4 образуют фиксатор (асинхронный RS-триггер). При значении сигналов C=1 и S=1 на выходе элемента DD1 устанавливается логический 0, и триггер переключается в состояние «1». При значении C=1 и R=1 на выходе элемента DD2 устанавливается логический 0 и триггер переключается в состояние «0». Комбинация входных сигналов CSR=1 запрещена, поскольку приводит к неопределенному состоянию триггера (табл. 3.4).

Из временных диаграмм следует, что время переключения синхронного одноступенчатого RS-триггера t_CRS=4t_ЛЭ, а длительность синхросигнала (с учётом задержек) определяется из условия t_C=3t_ЛЭ. Максимальная и рабочая частоты переключения синхронного одноступенчатого RS-триггера равны соответственно .

Синхронный одноступенчатый RS-триггер имеет 3 режима работы и одну запрещённую комбинацию входных сигналов (табл. 3.5).