Министерство общего и профессионального образования РФ
Ульяновский государственный технический университет
Кафедра «Вычислительная техника»
Дисциплина «Схемотехника»
Курс лекций «узлы цифровых эвм»
Выполнили ст. гр. ЭВМд-31
Ковтунова А.В.
Поплевин А.С.
Под редакцией Куцоконя Н.С.
Ульяновск 2002
Оглавление
ОГЛАВЛЕНИЕ 2
Регистры 3
Параллельные регистры 4
Схема последовательного регистра на DRS – триггерах 5
Схема параллельно-последовательного регистра на JKRS-триггерах 6
Схема последовательно-параллельного регистра на JK – триггерах 7
Схема реверсивного регистра 8
Счетчики 9
Узлы цифровых устройств 20
Сумматор по mod 2 (Исключающее ИЛИ). 20
Синтез мажоритарного элемента. 23
Дешифраторы 24
Шифраторы 29
Сдвигатели 30
Мультиплексоры и демультиплексоры 32
Схемы сравнения двоичных чисел (Компараторы) 34
Преобразователи кодов 38
Распределители импульсов 41
Двоичные сумматоры 43
Регистры
Под регистром понимают совокупность триггерных схем, которые объединены общими сигналами управления. Регистры предназначены для хранения отдельных информационных слов.
Занесение новой информации в регистр называется операцией записи или просто записью. Вывод информации из регистра для передачи в другие узлы называется операцией считывания или просто считывание. Иногда все триггеры регистра требуется устанавливать в определенное состояние (например, в нулевое) с помощью одного управляющего сигнала. Эта операция называется установкой начального состояния.
На структурных схемах N–разрядный регистр обозначается следующим образом:
Здесь Yiозначают управляющие сигналы по которым выполняются следующие микрооперации:
|
“Считывание” |
Y1 : РгВ:=Рг |
|
“Запись” |
Y2 : Рг:=РгА |
|
“Установка” |
Y3 : Рг:=0 |
Если обращение происходит не ко всему слову, хранящемуся в регистре, а к его частям, то управляющие сигналы обозначаются следующим образом :
Микрооперации теперь записываются так:
|
“Считывание” |
Y1 : Рг1:=Рг[1..5] |
|
|
Y2 : Рг2:=Рг[6..N] |
|
“Запись” |
Y3 : Рг[1..12]:=Рг3 |
|
|
Y4 : Рг[13..N]:=Рг4 |
|
“Установка” |
Y5 : Рг[1..N]:=0 |
И запись и считывание информации могут выполняться параллельно или последовательно, т.е. возможно обращение сразу ко всем триггерам регистра или последовательно, разряд за разрядом. В зависимости от этого регистры делятся на следующие типы:
Параллельный регистр, в котором и запись и считывание выполняется параллельно.
Последовательный регистр, в котором информация, записывается и считывается последовательно.
Последовательно–параллельный регистр, в котором информация записывается последовательно, а считывается параллельно.
Параллельно-последовательный регистр, в котором информация записывается параллельно, а считывается последовательно.
Выделяют еще одно группу регистров, называемых сдвиговыми или реверсивными. В таком регистре информация может сдвигаться влево или вправо в зависимости от значения специального управляющего сигнала, который обозначается так:
Y: Рг:=Lk(Рг) – сдвиг влево на к - разрядов
Y: Рг:=Rk(Рг) – сдвиг вправо на к – разрядов
Все регистры состоят из одинаковых блоков, каждый из которых включает в себя триггер и сравнительно простое комбинационное устройство. Поэтому синтез регистра сводиться к синтезу одного блока с учетом связей между блоками. Синтез блоков регистров весьма прост, поэтому здесь рассмотрим лишь некоторые схемы регистров.