Тема 11. Арифметико-логические устройства
Арифметико-логические устройства (АЛУ) являются основным узлом цифровых устройств, выполняющих сложные вычислительные и логические операции. Такими устройствами, в частности, являются микропроцессорные устройства, которые производят необходимые операции под управлением командных кодов, задаваемых программой.
Микросхемы АЛУ, в зависимости от степени их сложности, могут требовать использования дополнительных микросхем, обеспечивающих функционирование АЛУ. Совокупность таких микросхем представляет собой, так называемый, комплект микросхем для создания законченного микропроцессорного устройства.
На Рис.21 приведена микросхема К155ИП3, являющаяся четырехразрядным АЛУ.
Рис.21
Микросхема может выполнять либо 16 логических операций, либо 16 простейших арифметических операций над четырехразрядными инверсными кодами-операндами А и/или В, в зависимости от значения управляющего сигнала на входе М.
Четырехразрядный управляющий код S задает вид выполняемой арифметической или логической операции.
На Рис.21 приведен перечень части выполняемых микросхемой операций (без учета сигнала переноса Cn на входе микросхемы). Среди перечисленных операций есть, например, логическая операция сравнения операндов, сдвига операнда А на разряд вправо, а также операции выдачи значения 0 или -1, независимо от операндов.
Четырехразрядный результат выполненной операции микросхема выдает на инверсные выходы F.
Выходными сигналами операции сравнения операндов является выход А=В и выход Cn+1 микросхемы.
Для увеличения разрядности кодов А и В используется несколько микросхем, взаимодействующих между собой с помощью входных и выходных сигналов последовательного переноса, соответственно, Cn и Cn+1 или с помощью сигналов P и G низкого уровня - для ускоренного переноса.
Тема 12 мультиплексоры
12.1. Определение и классификация мультиплексоров.
Мультиплексор относится к комбинационным цифровым устройствам.
Он представляет собой цифровое устройство, имеющее один выход и две группы входов. На входы первой группы поступают информационные цифровые сигналы, а входы другой группы предназначены для указания двоичного числового кода номера (адреса) того входа, прямые или инверсные сигналы которого должны поступать на выход мультиплексора.
Изменяя адрес на адресных входах мультиплексора, можно направлять на один и тот же выход информационные сигналы, поступающие на различные информационные входы мультиплексора. Поэтому мультиплексоры называют также объединителями потоков входных информационных цифровых сигналов в общую линию передачи, подключенную к его выходу.
Такая линия передачи называется мультиплексированной, то есть содержащей в различные моменты времени двоичные цифровые сигналы от нескольких источников. Время передачи от конкретного источника определяется временем подачи его адреса на мультиплексор.
На Рис.21а изображена структурная схема одного из вариантов построения мультиплексора, содержащая адресующее устройство (АУ) и коммутирующее устройство (КУ). На этом рисунке в качестве КУ изображен механический аналог в виде управляемого ключа-замыкателя.
Рис.21
Маркировка адресующих сигналов на этом рисунке приведена для коммутации 5-й входной линии (D5), на выход мультиплексора (Q) ключом КУ5, который замкнут сигналом «1» на выходе адресующего устройства (АУ), поскольку на адресные входы А2, А1, А0 подан двоичный код числа «5» .
Максимальное количество информационных входов «D» мультиплексора, которые он способен коммутировать на свой выход, равно N = 2Combinгде n разрядность двоичного кода адреса на входе АУ.
На Рис.21b приведено условное обозначение на функциональных схемах мультиплексора, структура которого приведена на Рис.21а. Этот мультиплексор имеет прямой выход.
В микросхемном исполнении встречаются мультиплексоры с инверсными выходами, у которых выходной код инвертирован относительно кода, поступающего на коммутируемый информационный вход.