Лабораторная работа № 5. Арифметические схемы
Цели работы
1. Исследовать работу схем шифратора, дешифратора, мультиплексора, демультиплексора.
2. Исследовать работу схем полусумматора, сумматора, 4-разрядного сумматора.
3. Исследовать работу одноразрядного АЛУ и 4-разрядного АЛУ.
Теоретическая часть
Комбинационные схемы
Все цифровые схемы делятся на два вида – комбинационные и схемы памяти.
Комбинационная схема – схема, выход которой зависит только от входа в текущий момент времени, не зависит от предыдущего состояния и не имеет памяти.
Мультиплексор (multiplexer, MUX) – схема, обеспечивающая передачу информации, поступающей по нескольким входам на один выход. Выбор входной линии осуществляется при помощи адресных входов.
Если в мультиплексоре n адресных линий, то входов может быть 2n.
Рис. 1. 4-входовой мультиплексор:
а – реализация на вентилях; б – обозначение на схемах
Четыре вентиля И используются в этой схеме в качестве ключей (см. предыдущий параграф). Сигналы на двух нижних входах каждого вентиля И являются управляющими и определяют, будет ли проходить на выход сигнал данных с верхнего входа. Две адресные линии А0 и А1 кодируют 2-битное число (0..3), которое указывает, какая из четырех входных линий данных D0–D3 должна соединяться с выходом F. Каждый вентиль И запускается определенной комбинацией адресных входов.
Демультиплексор (demultiplexer, DMX) – схема, обеспечивающая передачу информации, поступающей по одному входу на несколько выходов. Выбор выходной линии осуществляется при помощи адресных входов.
Рис. 2. Демультиплексор
Шифратор (coder, CD) – преобразователь, в котором при подаче сигнала на один из входов на выходе появляется двоичный код этого входа.
Если в шифраторе n выходов, то он имеет 2n входов. Таблица истинности шифратора:
-
Входы
Y1
Y0
Х0
0
0
Х1
0
1
Х2
1
0
Х3
1
1
По таблице истинности можно вывести логические функции Y0 и Y1:
Y0 = X1 X3; Y1 = X2 X3
Рис. 4. Шифратор 4х2
Дешифратор (decoder, DC) – преобразователь, в котором при подаче двоичного кода на вход на соответствующей выходной линии появляется сигнал.
Таблица истинности дешифратора:
-
Входы
Выходы
Х1
Х0
Y3
Y2
Y1
Y0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1
1
1
0
0
0
Логические функции имеют вид:
Рис. 5. Дешифратор 2х4