книги из ГПНТБ / Нечаев А.Н. Устройство и работа электронных цифровых машин

ловой вход (сетка правой половины лампы Л,). С анода этой лампы инвертированный сигнал р подается на один из входов схемы совпадения Сп (диод Дз) и одно­ временно через сопротивление R-0 на сетку левой поло­ вины лампы Л,. Затем этот сигнал поступает .на схему совпадения Сп2 (диод Д 1 ). Управляющие сигналы S и

Схема сравнения чисел состоит из п одноразрядных схем, работа которых в общем случае для г-го разряда

описывается логической формулой А\ = р { q\ + р\ q\. Функциональная схема должна содержать два инверто­

ра Hi и И2 для получения отрицаний р и q, две схемы совпадения Cni и Сп2 для реализации логического умно­

жения p q и р ~ и одну собирательную схему Сб для по­ лучения логического сложения pq + P Я-

С д в и г а т е л ь (Сд). При выполнении арифметиче­ ских и логических операций над числами или командами возникает необходимость производить сдвиг вправо или влево всех разрядов числа или команды на требуемое количество разрядов. Такой сдвиг производится схемой, состоящей из цепочки одноразрядных сдвигателей, коли­ чество которых определяется максимальным числом раз­ рядов чисел, представляемых в машине.

Каждый одноразрядный сдвигатель имеет один чис­ ловой вход; количество управляющих входов и числовых выходов определяется наибольшим числом разрядов сдвига, которое может осуществлять сдвигатель. Логиче­ ская формула и логичеокая таблица пишутся для каж­ дой конкретной схемы сдвигателя.

82

В качестве примера рассмотрим комбинационный од­ норазрядный сдвнгатель вправо на пять разрядов, функ­ циональная схема которого приведена на рис. 18,а, а принципиальная — на рис. 18,6.

Сдвнгатель состоит из шести схем совпадения и име­ ет один числовой вход, 'шесть управляющих входов и

Лп

в)

шесть числовых выходов. Схемы совпадения выполнены на сопротивлениях и полупроводниковых диодах.

Если на числовой вход р подан сигнал низкого уров­ ня напряжения, то независимо от того, на какой из уп­ равляющих входов подан сигнал высокого уровня, на всех выходах Ао, А],..., А 3, являющихся выходами схем совпадения Спо, Спь ..., Сп5 , будут сигналы низкого уров­ ня. Если на числовой вход подан сигнал высокого уров­ ня, он пройдет натот числовой выход, на управляющую шину которого будет подан также сигнал высокого уров­ ня. Например, при сдвиге числа вправо на три разряда

полненной на диоде Дз и сопротивлении /?3, будут сиг­ налы высокого уровня, и поэтому на ее выходе А 3 по­ явится сигнал высокого уровня. Выходы всех остальных схем совпадения заперты проводящими диодами До, Дь Дг, Дч и Д5 , так как на соответствующих управляющих

входах имеются сигналы низкого уровня. Если нужно число пропустить через сдвигатель 'без сдвига, сигнал высокого уровня подается на управляющую шину.

Условное обозначение сдвигателя на функциональных схемах показано на рис. 18,в, где через I и к обозна­ чено соответственно количество числовых и управляю­ щих входов, а через п — количество выходов. Макси­ мальное число разрядов сдвига т — п — 1; направление

сдвига указывается стрелкой над Сд (например, Сд). Сдвнгатели такого типа могут применяться в арифмети­ ческом устройстве машины.

И з б и р а т е л ь н о й с х е м о й (ИС) называется логическая схема, у которой определенной комбинации сигналов на входах соответствует вполне определенная комбинация управляющих сигналов на выходах. Изби­ рательные схемы называют также д е ш и ф р а т о р а м и. В машинах попользуется большое количество разнооб­ разных избирательных схем, логические формулы для которых пишутся в каждом конкретном случае.

В качестве примера рассмотрим избирательную схе­ му, имеющую шесть входов (р|, рг,..., Рб) и два выхода А и В. Логика работы заключается в том, что при пода­ че на входы комбинации сигналов, соответствующих ко­ ду 000001, на выходе А должен быть сигнал высокого уровня напряжения, а на В — низкого; при подаче кода 000010 на выходе А — сигнал .низкого, а на В —высокого уровня напряжения; при любой другой комбинации вход­ ных сигналов на выходах А и В должны быть сигналы низкого уровня. Такая логика описывается логической таблицей, приведенной на рис. 19,а. ' Функциональная схема блока приведена на рис. 19,6. Подстановкой зна­ чений сигналов, указанных в таблице, легко проверить правильность работы этой схемы.

Логику схемы можно описать и с помощью логиче­ ских формул, которые нетрудно составить по функцио­ нальной схеме:

для выхода А:

А = Рх ‘ Pi ' Ра ‘ Рх‘ Рь + />«!

для выхода В:

В — Pi ' Pi ‘Ра ’ Pi ‘ Рь~\-Ръ-

84

ъ Е

<о

Рис. 19. Избирательная схема.

С у м м а т о р — основной элемент схемы сложения кодов. Он представляет собой логическую схему, позво­ ляющую сложить два или больше одноразрядных двоич­ ных числа. Для суммирования многоразрядных чисел одноразрядные сумматоры соединяются в последова­ тельную цепочку, в которой между двумя смежными сумматорами существует связь для передачи единицы переноса из младшего разряда в соседний старший.

Рассмотрим схемы и принцип работы комбинацион­ ных одноразрядных сумматоров на два и три входа

(числа).

Одноразрядный комбинационный сумматор на два входа ОС-2 (его еще называют полусумматором) реали­ зует логику суммирования двух о д н о р а з р я д н ы х двоичных чисел в соответствии с таблицей, представлен­ ной .на рис. 20,а. На функциональных схемах сумматор ОС-2 обозначается так, как показано на рис. 20,6. Сум­ матор имеет два входа, на которые подаются сигналы р И q, изображающие двоичные цифры двух одноразряд­ ных слагаемых, и два выхода, на одном из которых по­ лучается цифра А — сумма данного разряда, а на дру-

85

Рис. 20. Одноразрядный сумматор ОС-2 на дпа числа:

d — логика суммирования; б — обозначение ОС-2 в функциональных схемах; в — функциональная схема сумматора.

гом цифра В — перенос в следующий, высший разряд. В комбинационных сумматорах разряды обоих склады­ ваемых чисел подаются на входы одновременно. После окончания переходного процесса на выходах схемы уста­ новится сумма.

С помощью логической таблицы можно составить ло­ гические формулы сумматора, а именно:

А = ( р + q ) p q = ( p + q ) В;

говорит о том, что сигнал на выходе имеется тогда, ког­ да одновременно есть сигналы на обоих входах. По логи­ ческим формулам легко составить функциональную схе­ му сумматора (рис. 2 0 ,в).

Логическое умножение pq реализуется схемой оовпа-

86

дения на два входа Спь Выход из этой схемы—перенос В. Логическое сложение р -f q осуществляет собира­ тельная схема Сбь а инвертирование логического умно­ жения p q — инвертор И], соединенный последовательно со схемой совпадения^Спь В свою очередь логическое

умножение ( p + Q ) p q реализуется схемой совпадения

в А

Р £

Рис. 21. Принципиальная схема сумматора на два числа.

Сп2, на входы которой подаются сомножители (p + q )

Помимо логических элементов, рассмотренных вы­ ше, схема содержит дополнительно два инвертора И2 и И3, ■построенных на двойном триоде 6 Н8 (лампа Л2) и предназначенных для усиления мощности входных сиг­ налов. Такая схема сумматора является инверсной, т. е. такой, у которой изображения двоичных цифр на входе и выходе не совпадают. Различают положительные и от­ рицательные инверсные схемы. Для положительных схем «единице» на входе соответствует высокий уровень сиг­ нала, «нулю» —■низкий, а «единице» на выходе — низ­ кий, а «нулю»— высокий. Для отрицательных схем —

87

наоборот. В цепочках сумматоров машины «Стрела», на­ пример, положительные и отрицательные сумматоры

чередуются.

Для инверсного сумматора логические формулы име­

B = p q .

Нз этих формул видно, что входные сигналы сумма­ тора инвертированы. Заметим, что как в .положительных, так и в отрицательных сумматорах используются соби­ рательные схемы и схемы совпадения на высокие уровни.

Сопротивление /?< и диоды Д4 и Д 5 образуют схему совпадения Спь Если хотя бы на одном из анодов лампы Л, имеется низкий уровень напряжения (на соответст­ вующей управляющей сетке — высокий уровень), то -ши­ па выхода В окажется соединенной с землей через внут­ реннее сопротивление проводящей половины лампы Лз и прямое сопротивление одного из диодов, вследствие че­ го на ней будет низкий уровень напряжения. Высокий уровень напряжения на выходе В будет только в том случае, если на обоих входах одновременно будут низ­

ход В. Анод этой лампы, являющийся выходом инвер­

входу клапана подключен выход собирательной схемы Сб], построенной на диодах Дг и Дз. Выход -схемы С-Пг является выходом суммы А.

Цепочка одноразрядных сумматоров ОС-2 позволяет просуммировать я-значное двоичное число с единицей. В машине с помощью цепочки сумматоров ОС-2 может осуществляться прибавление к полученной сумме едини­

приема единицы переноса из соседнего младшего раз­ ряда.

88

Логика суммирования трех одноразрядных двоичных чисел дана в таблице (рис. 22,б). Логику работы сумма­ тора ОС-3 можно выразить следующим образом, пола­ гая, что единице соответствует сигнал высокого уровня, а нулю — низкого:

сигнал высокого уровня на выходе В имеется тогда,

когда одновременно имеются сигналы' высокого уровня

89

что лампа Л i закроется, а лампа Л2 полностью откроет­ ся. Таким образом, при каждой додаче запускающего импульса на вход триггер переходит в новое устойчивое

позволяет использовать его в качестве одноразрядного двоичного сумматора. Такой сумматор принято называть одноразрядным двоичным счетчиком и условно обозйа-

Рис. 23. Простейший вариант триггерной схемы — одноразряд­ ный двоичный счетчик.

ход переноса в соседний старший разряд. Одноразрядный счетчик в отличие от комбинационно­

го сумматора имеет только один вход, поэтому числа в него подаются для суммирования не одновременно, а последовательно, одно за другим. Кроме того, счетчик является фиксирующим элементом, так как введенное в

него число сохраняется после снятия входного импульса. В качестве нулевого положения счетчика может быть принято одно из двух устойчивых состояний триггера. Однако этот выбор -непроизволен, он зависит от того, на какие электроды ламп (сетки или катоды) подаются за­ пускающие импульсы,, и от способа передачи единицы

переноса в старшие разряды.

Триггер широко используется не только в качестве счетчика для суммирования чисел, но и как регистр

91