§ 2.2. Суматори
Суматор – операційний вузол ЕОМ, який виконує арифметичне підсумовування кодів чисел. Суматор є одним із основних вузлів АЛП.
Розглянемо два типи суматорів:
суматор по модулю 2;
напівсуматор;
повний суматор.
На базі напівсуматора та суматорів можна побудувати підсумовуючі пристрої:
послідовної дії;
паралельної дії.
І. Суматор по модулю 2 реалізує функцію нерівнозначності (виключне або).
Рис.2.5. Суматор по модулю 2
На виході індексується залишок від ділення суми навпіл: якщо залишок є, то 1, якщо ні, то 0.
а |
b |
/2 |
х |
0 |
0 |
0 – ні |
0 |
0 |
1 |
0,5 |
1 |
1 |
0 |
0,5 |
1 |
1 |
1 |
0 – ні |
0 |
ІІ. Напівсуматор – це пристрій, що забезпечує додавання двох однорозрядних чисел.
Рис.2.6. Напівсуматор
На виході утвориться результат додавання двох чисел, причому S відображає молодший розряд, Р – старший.
а |
b |
сума |
код |
S |
Р |
0 |
0 |
0 |
00 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
01 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
01 |
1 |
0 |
1 |
1 |
2 |
10 |
0 |
1 |
,
ІІІ. Повний суматор – це пристрій для додавання трьох однорозрядних чисел.
Така задача виникає при додаванні двох багаторозрядних чисел, коли у якості третього доданка ураховується перенос від додавання попередніх розрядів.
Повний суматор будується на базі двох напівсуматорів.
Використовуючи повний суматор можна побудувати підсумовуючий пристрій для додавання багаторозрядних двійкових чисел.
Рис.2.7. Повний суматор послідовної дії
У даній схемі використовується елемент часової затримки (див. Додаток 4) для організації переносу на вхід с. Доданки багаторозрядного числа надходять послідовно з рівними інтервалами – розряд за розрядом. Час затримки вибирається так, щоб перенос Р від попереднього розряду з’являвся на вході с, коли на входи a i b подаються чергові розряди доданків. На виході S розряд за розрядом формується двійкове число (сума a, b, с) у вигляді послідовного коду.
Недолік схеми: час операції додавання зростає із зростанням числа розрядів підсумовуючих чисел.
Рис.2.8. Повний суматор паралельної дії
У даному випадку додавання виконується одночасно по всім розрядам, тому час підсумовування визначається тільки затримкою переносу сигналу Р від молодшого розряду до старшого.
§ 2.3. Побудови комбінаційних схем на базі комутаторів
(мультиплексорів)
Мультиплексор – операційний вузол ЕОМ, який здійснює мікрооперацію передачі сигналу з одного із своїх інформаційних входів на один вихід.
Рис.2.9. Структурна схема мультиплексора
-
інформаційні входи;
- адресні
входи.
Роботу мультиплексора можна описати через логічну функцію наступного виду:
.
Рис.2.10. Внутрішня структура MUX 4:1
Вхід ОЕ працює аналогічно входу ОЕ дешифратора (обнуляє, якщо ОЕ=1, або переводить у третій стан при наявності каскадів з третім станом (див. Частина 2, глава 1, §1.2).
Рис.2.11. Умовне графічне позначення мультиплексора 8:1
Умовне
позначення мультиплексора,який здійснює
передачу інформації (0 або 1) з входів
на вхід у прямому або інверсному виді,
показано на рисунку.
Вибір
входу, що перемикає на вихід, здійснюється
подачею на входи
двійкового коду адреси. У відповідності
з цим входи
називаються інформаційними, а входи
- адресними. Деякі мультиплексори мають
також дозволяючий (стробуючий) вхід V.
При V=1
робота мультиплексора заборонена,
оскільки в цьому випадку значення
вихідного сигналу Х
не залежить від значень сигналів на
інформаційних та адресних входах й
приймає значення 0. При V=0
вихід Х
приймає значення, обумовлене кодом
адреси та значенням входу, що комутується.
Приклад.
Реалізуємо
функцію
.
На
інформаційні канали 0, 1, 5 подається
стала одиниця, оскільки функція
задана
у вигляді ДДНФ. Інші входи заземлюються.
При появі на адресних входах комбінації
(наприклад, 000) комутується канал
з виходом і, отже,
.
При надходженні на адресні входи
комбінації значення, наприклад, 111,
комутується інформаційний вхід
і, отже,
.
Нарощування кількості входів мультиплексора
Для нарощування кількості входів використовується 2 типа схем: 1) пірамідальна (деревовидна); 2) послідовна схема.
Пірамідальна схема
Схема має 5 входів (abcde).
Недоліки схеми – велика витрата мікросхем, велика часова затримка.
Послідовна схема
Мультиплексом може бути використаний у якості перетворювача паралельного коду в послідовний.
G – генератор;
СТ – лічильник.