Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

однофазные, в которых информация записывается

и считывается либо в прямом Q, либо в обратном Q коде. - по способу тактирования:

однотактные, управляемые одной управляющей последовательностью импульсов;

многотактные, управляемые несколькими управляющими последовательностями тактовых импульсов.

18.8. Арифметические устройства. Сумматоры

Сумматором называется комбинационное логическое устройство, предназначенное для выполнения операции арифметического сложения чисел, представленных в виде двоичных кодов.

18.8.1.Двоичное сложение

Напомним, что самый крайний левый разряд двоич-

ного числа, например 1010012 , называют самым старшим разрядом (ССР), а крайний правый – самым младшим разрядом СМР. Веса разрядов слева направо – 1, 2, 4, 8, 16 - … и т.д.

а) Сложение для разряда единиц (двоичных):

Например:

В десятичной системе 1+1=2.

Но в двоичной системе число 2 будет записано как 10,т.е. 0 в разряде единиц и 1 в разряде двоек.

Тогда 1+1 в двоичной системе равно 0 в разряде единиц и перенос 1 в разряд двоек.

Соответственно, этот перенос 1 осуществляется и в других разрядах.

б) Но в разряде двоек и других старших разрядах может возникнуть другая ситуация:

Например, нужно найти сумму 1+1+1 в двоичной системе. В десятичной системе 1+1+1=3, или 11 в двоичной системе. Тогда имеем

18.8.2. Сложение в разряде единиц (полусумматор)

Таблица истинности (таблица18.6):

Слагаемые – это входы А и В. Кроме того, должен быть выход ( ) и столбец для переноса (С0 ). Сокращенное

обозначение С0 - от англ. Output (выход переноса). Сим-

волическое обозначение сумматора, работающего по таблице 31.1 представлено на рис.18.11.

рис.18.11

Данная схема называется полусумматором. У полусумматора имеется два входа (А и В) и два выхода ( и С0 ).

Как видно из табл.31,1 выход С0 А В, т.е. для получе-

ния выхода С0 нужно входы А и В подать на схему И.

Выход А B А В, т.е. для реализации этого выхо-

да нужны два элемента И и один элемент ИЛИ. Такая комбинация называется «исключающее ИЛИ»:

А В

(символ - исключающее ИЛИ)

Т.о., схема полусумматора может быть представлена

(рис.18.12):

рис.18.12

18.8.3. Полные сумматоры

применяются для сложения в разрядах двоек, четвёрок и т.д., за исключением разряда единиц.

Обозначение полного сумматора (рис.18.13):

рис.18.13

Таблица истинности (таблица18.7):

Структурная схема полного сумматора (рис.18.14):

рис.18.14

Сinот англ. (Input – вход) – сигнал переноса для входа (дополнительного) (см. рис.18.13).

Полусумматоры и сумматоры обычно используется вместе. Они входят в состав арифметически – логических устройств (АЛУ) микропроцессоров.

18.8.4. 3-х разрядный сумматор

Соединяя полусумматоры и полные сумматоры получают устройства, выполняющие сложение нескольких разрядов. Например, 3-х разрядный сумматор может быть представлен (рис.18.15):

Входными сигналами полного сумматора разряда двоек являются сигнал переноса С0 полусумматора и числа А1,

В1, разряда двоек.

Полный сумматор разряда четвёрок складывает сигналы переноса полного сумматора двоек и сигналы А2 , В2 разряда четвёрок.

Так как в результате сложения 3-х разрядных чисел может получиться четырёх разрядное число, то на выходе имеется дополнительный разряд восьмёрок.

рис.18.15

В параллельном сумматоре информационные биты всех разрядов поступают на входы одновременно, работа идёт практически мгновенно.

Для фиксации данных на входах и выходах сумматоров обычно используют различные регистры.

Выводы по теме

1.Счетчиком называется последовательностное устройство, предназначенное для счета входных импульсов и фиксации их числа в двоичном коде.

2.Счетчики строятся на основе N однотипных, связанных между собой разрядных схем, каждая из которых в общем случае состоит из триггера и некоторой комбинационной схемы, предназначенной для формирования сигналов управления триггером.

Почти каждая цифровая система содержит несколько счетчиков.

3. Основной параметр счетчика — модуль счета. Это максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счетчиком.

4.Счетчики классифицируют: по модулю счета; по направлению счета; по способуформирования внутреннихсвязей.

5.Помимо непосредственно функции счета, счетчики могут выполнять не столь очевидные функции: адресация; делители частоты; элементы памяти.

6.Регистр – последовательностное устройство, предназначенное для записи, хранения и (или) сдвига информации, представленной в виде многоразрядного кода.

7.Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами.

8.Регистры сдвига можно получить, соединяя друг с другом несколько триггеров, обладающих памятью.

9.Регистры сдвига используют для временного хранения данных: (между шифратором и процессором и между процессором и дешифратором).

10.Сумматором называется комбинационное логическое устройство, предназначенное для выполнения операции арифметического сложения чисел, представленных в виде двоичных кодов.

11.У полусумматора имеется два входа (А и В) и два вы-

хода нужны два элемента И и один элемент ИЛИ. Такая комбинация называется «исключающее ИЛИ».

12.Полные сумматоры применяются для сложения в разрядах двоек, четвёрок и т.д., за исключением разряда единиц.

13.Полусумматоры и сумматоры обычно используется вместе. Они входят в состав арифметически – логических устройств (АЛУ) микропроцессоров.

Задания и вопросы для самоконтроля по теме

1.Что называется счетчиком импульсов и каков принцип их построения?

2.Что является основным параметром счетчика?

3.Приведите классификацию счетчиков.

4.Какие функции могут выполнять счетчики кроме функции счета?

5.Приведите схему счетчика со сквозным переносом и особенности его работы.

6.Приведите схему асинхронного счетчика по модулю 10 и особенности его работы.

7.Приведите схему синхронного счетчика и особенности его работы.

8.Приведите схему вычитающего счетчика и особенности его работы.

9.Приведите схему асинхронного трехразрядного счетчика по модулю 8 и особенности его работы.

10.Приведите схему самоостанавливающегося счетчика и особенности его работы.

11.Для чего предназначаются регистры?

12.Что представляет собой регистр? С помощью чего обеспечивается выполнение некоторых операций над словами?

13.Приведите классификацию регистров по направлению передачи информации.

14.Приведите классификацию регистров по способу приёма информации.

15.Приведите классификацию регистров по числу каналов передачи информации.

16.Приведите классификацию регистров по способу тактирования.

17.Приведите классификацию регистров по принципу функционирования.

18.Какие операции являются типичными для функционирования регистров?

19.Приведите схему последовательного регистра сдвига на D-триггерах (4-х разрядный регистр сдвига) и объясните принцип его функционирования.

20.Приведите структурную и принципиальную схемы параллельного кольцевого регистра сдвига и объясните принцип его функционирования.

21.Для чего предназначены сумматоры в цифровых устройствах?

22.Объясните назначение входов и выходов в полусумматорах.

23.Для чего предназначены полные сумматоры?

24.Где применяются совместно и сумматоры и полусумматоры?

25.Приведите схему полусумматора и объясните его работу.

26.Приведите схему полного сумматора и объясните его работу.

27.Приведите схему 3-х разрядного сумматора объясните его работу.