Практическое занятие №8. Тема: Логические элементы счетчики. Прямой и обратный счетчик. Регистры

Цели занятия: обобщение, систематизация, углубление, закрепление полученных знаний по теме Логические элементы счетчики. Прямой и обратный счетчик.

Основные умения и навыки, которыми должны овладеть студенты в процессе изучения этой темы:

• Уметь составлять таблицы истинности работы комбинационного счетчика;

• Уметь составлять логические выражения в соответствии с составленной таблицей истинности и его минимизация;

• Уметь составлять схемы электрической функциональной синтезируемого устройства в соответствии с составленным логическим выражением с помощью эмулятора;

• Уметь проверять работоспособности схемы по таблице истинности с помощью эмулятора

Вопросы для актуализации опорных знаний:

1. Что такое регистр? Назначение регистра.

2. Принцип работы регистра (объяснить по схеме).

3. Какие регистры бывают?

4. Характеристика регистра.

5. В каком основном устройстве ЭВМ используется регистр?

Задания для практического занятия и инструктаж по их выполнению

1. Разобрать материал электронного учебника по данной теме

2. Записать теоретические сведения в тетрадь.

3. Разобрать примеры.

4. Разобрать материал презентации по данной теме.

5. Выполнить письменно практические задания по данной теме.

Теоретические сведения

Счётчик - устройство, на выходах которого получается код, определяемый числом поступивших импульсов. Счётчики могут строиться на T или JK -триггерах. Основной параметр счётчика - модуль счёта (максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счётчиком). Счётчики классифицируют:

      по модулю счёта: двоично-десятичные; двоичные; с произвольным постоянным модулем счёта; с переменным модулем счёта;

      по направлению счёта: суммирующие; вычитающие; реверсивные;

      по способу формирования внутренних связей: с последовательным переносом; с параллельным переносом; с комбинированным переносом; кольцевые;

Двоичный счетчик.

Действие четырехразрядного двоичного счетчика на JK-триггерах (рис.1) поясняют временные диа­граммы, из которых следует, что до прихода первого импульса все триггеры находились в нулевом состоянии.

Рис. 1. Двоичный счетчик. Структурная схема. Временные диаграммы.

 Срез первого импульса переключает нулевой триг­гер в единичное состояние. Затем срез второго импульса переключает его в нулевое состояние и т. д. Триггер под номером 1 переключается срезом импульса с выхода триггера 0 и т. д. Из временных диаграмм видно, что частота следования импульсов каждым триггером де­лится на 2. После прихода шестнадцати импульсов все четыре триггера находятся в таком же состоянии, как и до прихода первого импульса. Наблюдая состояние вы­ходов Q₀, Q₁, Q₂ и Q₃ можно судить о том, сколько при­шло импульсов. Например, при нуле импульсов Q₀ = Q₁ = Q₂ = Q₃= 0. После прихода пятнадцати импульсов Q₀ = Q₁ = Q₂ = О₃= 1. В первом случае это соответствует за­писи числа 0 в виде 0000, а во втором - записи числа 15 в виде 1111. После прихода восьми импульсов Q₀=Q_l=Q₂=0 и Q₃=1. Следовательно, числа записыва­ются в обратном порядке - последний разряд является высшим. В интегральном исполнении выпускаются 4-, 8- и 12-разрядные счетчики. Счетчики одновременно являются и делителями частоты в 2n раз, где n - число разрядов. Описанный выше счетчик называется асин­хронным или последовательным. В нем каждый после­дующий каскад считает после предыдущего.

Функциональный узел ЭВМ, состоящий из триггеров, предназначенный для запоминания мно-горазрядных кодов и выполнения над ними некоторых логических преобразователей называется регистром. С помощью регистров можно выполнять следующие операции: установку, сдвиг, преобразование).

Принцип работы регистра (запись числа в регистр?

Каждая из входных схем "И" имеет 2 входа. Один из них - общий для всех (шина записи). Если на шину записи подан "0", то на всех схемах "И" также будет "0". Однако, если на шину записи подается сигнал "1" - разрешение записи, то напряжение на выходах схем "И", а, следовательно, и на S - входах триггеров, будет зависеть от того, какой сигнал поступает в этот момент на вторые входы схем "И".

Если подать на шину записи последовательность 1001 (число 9), то первый и четвертый триггеры установятся в 1, а второй и третий - в 0.

Как только на шину считывания будет подан "1", то на выходах схем "И" появится сигнал "1" в тех разрядах, в которых на основном выходе триггера была записана "1".

В схемах реальных регистров используются и дополнительные выходы триггеров. На этих выходах создается так называемый обратный код.

Обратный код используется в ЭВМ для осуществления некоторых арифметических операций с двоичными числами).

Основными типами регистров являются параллельные и последовательные (сдвигающие).

(Важной характеристикой регистра является высокая скорость приема и выдачи данных. Регистр состоит из ячеек, в которые можно быстро записывать, запоминать и считывать слово, команду, двоичное число и т.д. Часто регистр имеет тот же размер, что и слова, с которыми работает компьютер. Любой регистр характеризуется скоростью работы, числом бит, которые он может хранить).

Совокупность регистров, используемых ЭВМ для запоминания программы работы, исходных и промежуточных результатов называется оперативной памятью (ОП). ОП содержит 215 регистров = 32768

В ЭВМ применяются регистры 8, 16, 32, 48 и 64 разрядов.)

Задание №1. Проанализировать работу программной модели счетчика, заполнить таблицу истинности.

Задание №2. Проанализировать работу программной модели регистра, заполнить таблицу истинности.