Компараторы

Компараторы – это устройства, предназначенные для сравнения кодов двух чисел. Схема простейшего компаратора двух чисел А и В приведена на рис. 2.23.

Рис. 2.23 Схема компаратора одноразрядных двоичных чисел

По существу это схема логического элемента «исключающее ИЛИ».

Заполним таблицу:

Входы		Выходы
А	В
0	0	0	1	0
0	1	0	0	1
1	0	1	0	0
1	1	0	1	0

Из таблицы видно что:

, если А В

, если А В

, если А В

Если сравниваемые числа имеют несколько разрядов, необходимо сравнивать каждый разряд одного числа с тем же разрядом другого числа.

Например ИС К561ИП2 (рис. 2.24).

Рис. 2.24 Четырехразрядный компаратор К561ИП2

входы 4х разрядного числа А

входы 4х разрядного числа В

Входы А В, А В, А В – расширяющие входы на которые подают сигналы от предыдущих компараторов;

Выходы А В , А В, А В предназначены для наращивания разрядности, их соединяют с одноименными входами последующих схем.

На рис. 2.25 приведена схема наращивания, позволяющая увеличить число разрядов сравниваемых слов до 12.

Рис. 2.25 Схема наращивания компараторов

АЛУ – арифметико-логическое устройство

АЛУ – базовый элемент для МП техники.

На рис. 2.26 приведено изображение АЛУ К155ИП3.

Рис. 2.26 Арифметико – логическое устройство

К155ИП3 – 24 вывода, выполняет 32 операции.

входы слова А;

;

М – управляющий вход.

Если М = 1, то ALU производит логические операции поразрядно над каждой парой бит слов А и В. Внутренний перенос между разрядами при этом отсутствует.

Если М = 0, то ALU выполняет арифметические действия над А и В (например суммирование) с учетом переноса (для этого служит вход переноса С и выход переноса

– входы управляющие видами операций.

Так как входов , то внутренний дешифратор образовывает ²_{4 = 16} состояний, поэтому с учетом входа М эта ИС выполняет:

16 логических операций (И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, исключающее или и т.д.) и 16 арифметических операций (сложение, вычитание, удвоение, сравнение чисел и т.д.).

– выходы результатов логических и арифметических действий АЛУ.

Выход А = В – выход равнозначности слов А и В (режим компаратора).

Выходы G и H – образование и распространения ускоренного переноса (используются только при организации многоразрядных АЛУ).

Для арифметических действий над словами большей длины АЛУ включают последовательно (для ускоренного переноса используют G и H). Например с помощью 16 ИС АЛУ можно построить 64 – разрядное АЛУ.

Запоминающие устройства цифровой техники

ЗУ предназначены для записи, хранения и выдачи информации, представленной в виде цифрового кода. Основными характеристиками ЗУ являются: информационная емкость и быстродействие. Эти характеристики противоречивы – при улучшении одного параметра неизбежно ухудшается другой. Поэтому используется несколько ЗУ с различными характеристиками:

СОЗУ – сверхоперативные с малой емкостью (несколько слов), но с большим быстродействием.

ОЗУ – емкостью в тысячи слов и быстродействием с.

ВЗУ – внешние ЗУ - емкостью в миллионы слов r = с.

СОЗУ и ОЗУ – это как правило БИС, а ВЗУ – это электромеханические устройства с магнитным носителем информации (т.е. магнитофоны, магнитные диски, ленты, барабаны, флеш-карты и т.д.).

В процессе работы информация изменяется (считывается и записывается) в ОЗУ, СОЗУ и ВЗУ. Однако есть и такая информация, которая не должна меняться, например различные константы, цифровые коды букв алфавита, таблицы функций и т.д. Такую информацию записывают в ПЗУ - постоянные запоминающие устройства.

ОЗУ – типичный пример ОЗУ – параллельный регистр на триггерах.

При увеличении емкости ОЗУ возникает проблема доступа к каждому элементу памяти. Эта задача решается с помощью адресной организации ЗУ с использованием дешифратора кода адреса. Дешифратор с n входами дешифрирует состояний регистра. Поэтому при четырех входах можно обратиться к 16 элементам памяти, а при десяти входах – к 1024 элементам и т.д.

Пример ОЗУ в интегральном исполнении приведен на рис. 2.27.

Рис. 2.27 ОЗУ К155РУ2

К155РУ2 – ОЗУ с произвольным доступом.

адресные входы;

информационные входы;

– выходы;

V и W – управляющие входы.

Схема содержит 4 адресных входа, позволяющие создать - адресов, в каждый из которых можно поместить 4 бита информации, то есть четырех разрядное слово. Полная емкость составляет 64 бита.

Если V = 0 и W = 0 – то обеспечивается режим записи с информационных входов в ячейку, соответствующую коду адреса

При V = 0 и W = 1 микросхема переходит в режим считывания информации на с ячейки, соответствующую коду адреса

Если V = 1 и W = 0 – то осуществляется режим сквозного переноса информации с на .

V = 1 и W = 1 – режим хранения информации.

Микросхемы позволяют наращивать емкость, то есть

два ИС – 32 слова, три – 48 и т.д.

К155РЕ21 – преобразователь двоичного кода в код знаков русского алфавита.

К155РЕ22 – латинский алфавит.

К155РЕ23 – код арифметических знаков и цифр.