Глава 9. Импульсные и цифровые устройства Комбинационная схема, выполняющая арифметическое сложение

двух двоичных чисел, называется сумматором. Сумматор — важней-

шая часть арифметико-логического блока микропроцессора. Различа-

ют две разновидности сумматоров: полусумматор и полный сумма-

тор. Полный сумматор отличается тем, что на его дополнительный

вход поступает сигнал переноса от предыдущей схемы суммирования.

Такого дополнительного входа у полусумматора нет. Сумматоры ха-

рактеризуются разрядностью. Различают одно- и многоразрядные

сумматоры. Как правило, многоразрядные сумматоры строятся на ос-

нове одноразрядных сумматоров.

HS i

b—

p

а)

Рис. 6

Условные обозначения полусумматора и полного сумматора при-

ведены на рис. 6, а, б соответственно. На рисунке: а, Ь — входные

двоичные числа, р и р„ — сигналы переноса, р„ _ ] — входной сигнал

переноса, s — сумма двух чисел.

Таблица истинности для одноразрядного полусумматора показана

на рис. 7. На основании данных этой таблицы, используя совершен-

ВходыВыходы

аЬsр

0000

1100

1 1 00

11 0 1

Рис. 7

ную нормальную дизъюнктивную форму логических функций, легко

получить формулы для суммы: s = ab + ab, и для сигнала переноса:

р- аЪ.

Из анализа этих формул следует, что для построения полусумма-

тора необходимо использовать схемы И, инверторы НЕ и схему ИЛИ.

Функциональная схема полусумматора показана на рис. 8. С помощью

9.3. Комбинационные устройства

двух инверторов, включенных на входе полусумматора, на внутрен-

ней четырехразрядной шине данных предварительно формируется на-

бор логических сигналов: a, a, b, b . С помощью схем логическо-

го умножения и сложения получаем требуемые выходные сигналы

полусумматора.

а а Ь ь

а

\

&

1

'

&

&

D

1 ,

^— р

Рис.8

Как правило, полный сумматор строится из двух полусумматоров

(рис. 9). Первый из них используется для сложения входных двоич-

ных сигналов а и Ъ. С помощью второго полусумматора учитывается

входной сигнал переноса. С помощью схемы ИЛИ формируется вы-

ходной сигнал переноса.

HS s

HS s

Ъ—

Р

1Г

Рис. 9

Р— 1

Рп

Сигналы на выходах комбинационных устройств могут появлять-

ся не о д н о в р е м е н н о . Например, в полном сумматоре выходной

сигнал переноса появляется, как правило, быстрее, чем сигнал суммы.

Объясняется это тем, что сигналы проходят различное число ступеней

обработки. Кроме того, в импульсном сигнале имеется временной ин-

тервал, когда значение логического сигнала не определено. Указанные

причины могут вызывать в цифровом устройстве неодновременное

появления управляющих сигналов, ложные срабатывания, возникно-

вение дополнительных паразитных импульсов и т. п. Эти нарушения в

работе цифрового устройства называются "состязаниями". Для уст-

ранения "состязаний" осуществляют синхронизацию работы всех эле-