Пример ЦЛУ,
не обладающего памятью
Большинство ЦЛУ (микропроцессоров) должны выполнять распространенные логические операции И, ИЛИ, НЕ, а так же арифметические действия
(сложение) над двоичными числами.
Для этих целей построены универсальные АЛУ
Арифметико - логические устройства
(АЛУ)
Создание
1-битного АЛУ
Универсальные АЛУ должны содержать:
• 2 входа для ввода исходных переменных A, B
• 1 выход для вывода результата C=f ( A, B)
•Полный сумматор для возможности арифметически складывать A+B
•Логическое устройство, содержит набор элементов И, ИЛИ, НЕ для выполнения логических операций
•декодер и канал управления (F0, F1) этим декодером
для выбора конкретной операции АЛУ,
например по приведенной таблице:
Пример однобитного АЛУ
Однобитное АЛУ
Объединение однобитного АЛУ в четырехбитное
Разрядность АЛУ определяется требованиями к производительности ЦЛУ, в составе которого оно работает
Типичны 8-ми, 10-ти, 12-ти, 16-ти, 24-х, 32-х, 64-х… разрядные ЦЛУ
(АЦП/ЦАП, [де]кодеры, сдвиг, сумматоры, АЛУ и т.д.)
С увеличением разрядностиповышается сложность
анализа/синтеза схем ЦЛУ
В этом случае применяют известные методы:
•анализа (разбиение, карты Карно, метод Куин-Мак-Класки и др…)
и
•синтеза (метод суммы логическихпроизведений,
метод произведения логическихсумм и т.п.)
Эти методы хорошо работают по отношениюкЦЛУ,
не обладающим памятью
ЭТК _ 2014 _ Мятеж С.В. |
155 |
Группы
ЦЛУ
две группы
ЦЛУ, |
ЦЛУ, |
не обладающие |
обладающие |
памятью |
памятью |
ЦЛУ, обладающие памятью, используются в качестве регистров, делителей, счетчиков дискретных сигналов, ячеек памяти и т.д.
Логика их работы зависит не только от текущих значений входных управляющих сигналов, но и от значений этих сигналов в прошлом.
Поэтому использовать таблицы истинности для анализа таких ЦЛУ некорректно.
Логика работы таких ЦЛУ анализируется
временными диаграммами.
Создание
ЦЛУ
на базе простых логических элементов
ЦЛУ, обладающий памятью
Можно построить на логических элементах
ИЛИ-НЕ, либо И-НЕ
Содержит:
•входы:
•S (setting - установка);
•R (resetting - сброс)
•два взаимоисключающих выхода:
•Q прямой;
•инверсный.
ЛогикаQ работы RS защелки анализируется временными диаграммами, а логика работы элементов И-НЕ –
таблицами истинности
RS
защелка
Переброс в «0»
Создание
ЦЛУ
на базе простых логических элементов
ЦЛУ, обладающий памятью
RS
защелка
Переброс 
в «1»
Временные диаграммы
Моменты времени:
t1, t5 – запись лог. «1»
t2, t6 – хранение в памяти лог. «1»
t3 – запись лог. «0» /обнуление/
t4 – хранение обнуленного состояния
Если в устройстве несколько таких ЦЛУ, то их работа должна быть синхронизирована по времени (для одновременного выполнения)
Создание |
Она может изменять свое состояние только если на |
||||||||
ЦЛУ |
синхровход поступил разрешающий импульс от спец. |
||||||||
на базе простых |
тактового генератора, равный логической «1». |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
логических |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
элементов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЦЛУ, обладающий памятью
RS
защелка
с
синхровходом
Таблица истинности И-НЕ
Временные диаграммы
Создание
ЦЛУ
на базе простых логических элементов
ЦЛУ, обладающий памятью
RS – защелки имеют существенный недостаток: если принять R=1 и S=1, то на выходах Q получается неопределенное состояние.
Если предусмотреть, что R S
то получится D - защелка с одним входом, которая свободна от такого недостатка.
S=1
D |
|
|
|
R=0 |
|||
защелка |
Временные |
||
с |
диаграммы |
||
синхро- |
|
|
|
входом |
|
|
|