16. Що таке зсув в регістрах? Охарактеризуйте основні види зсувів.

Регістри зсуву - ряд послідовно з'єднаних трігерів двоступеневої структури. Число трігерів визначає розрядність коду, що записується. За напрямком зсуву записаної в регістр інформації розрізняють регістри прямого зсуву, тобто вправо, в сторону молодшого розряду, зворотнього зсуву, тобто вліво, в сторону старшого розряду та реверсивні регістри, які допускають зсув в обидвох напрямках.

ІМС регістрів відрізняються не тільки за напрямком зсуву, але й кількістю розрядів, способом запису та зчитування інформації, швидкодією, енергоспоживанням та за іншими показниками. За способом запису інформації в регістр та її зчитування з виходів можливі наступні варіанти реалізації: запис за одним або за всіма входами одночасно; зчитування за одним або за всіма входами одночасно. Тактові імпульси (імпульси зсуву) надходять на всі трігери одночасно. Інформаційним кодом регістра є вхід трігера старшого розряду. Кількість виходів рівна кількості розрядів. Інформація, яка записується, повинна бути подана в часі послідовним кодом. Код записується порозрядно зі сторони старшого розряду шляхом просування кодової комбінації з кожним тактовим імпульсом від розряду до розряду. Тому для запису чотирьохрозрядного коду потрібно чотири тактові імпульси. Напрямок зсуву вказується на умовному графічному позначенні ІМС регістра стрілкою (рис.22,б). Зчитування в такому регістрі можна виконати двома способами: послідовно в часі і паралельно. В першому випадку інформацію знімають порозрядно з виходу молодшого розряду Q1, в другому - зі всіх виходів в паузі між тактовими імпульсами.

Рис. 1. Сдвигающий регистр а) схема на непрозрачных триггерах б) условное обозначение Крім операції зберігання даних регістри можуть використовуватися і для операції зсуву даних з метою перетворення двійкового послідовного коду в паралельний і навпаки. Це так звані зсувні регістри або регістри зсуву, які виходять шляхом ланцюжка з'єднання тригерів. Суть зсуву полягає в тому, що за сигналом синхроімпульса відбувається одночасна перезапис вмісту кожного тригера в сусідній тригер. При цьому не змінюється саме двійкове слово (число), записане в регістрі, воно лише зсувається на один розряд і тільки вміст останнього тригера ТТ3 пропадає з регістра, а на вхід першого ТТ0 надходить новий біт

Сдвиг буває двох видів: вправо (основний режим, який є у всіх зсувних регістрів) і вліво (цей режим є тільки у деяких, реверсивних зсувних регістрів). Назви ці відображають внутрішню структуру регістрів зсуву (рис. 8.14) і перезапис сигналів послідовно по ланцюжку тригерів. При цьому тригери, цілком природно, нумеруються зліва направо, наприклад, від 0 до 7 (або від 1 до 8) для 8-розрядних регістрів. У результаті зрушення інформації регістром вправо являє собою зсув у бік розрядів, які мають великі номери, а зрушення інформації регістром вліво - це зрушення в бік розрядів, які мають менші номери. Проте, як відомо, в будь-якому двійковому числі зліва розташовані старші розряди, а праворуч - молодші розряди. Тому зрушення двійкового числа вправо буде зрушенням у бік молодших розрядів, а зрушення вліво - зрушенням в бік старших розрядів. Це протиріччя, не чийсь злий умисел, просто так історично склалося, і про це треба пам'ятати розробнику цифрової апаратури.

Рис. 8.14.  Направление сдвига в сдвиговых регистрах

17. Дайте характеристику лічильнику.

18. Охарактеризуйте області застосування лічильників.

19. Сформулюйте признаки класифікації лічильників.

Счётчики классифицируют:

• по числу устойчивых состояний триггеров

  • на двоичных триггерах

  • на троичных триггерах^[1]

  • на n-ичных триггерах

• по модулю счёта:

  • двоично-десятичные (декада);

  • двоичные;

  • с произвольным постоянным модулем счёта;

  • с переменным модулем счёта;

• по направлению счёта:

  • суммирующие;

  • вычитающие;

  • реверсивные;

• по способу формирования внутренних связей:

  • с последовательным переносом;

  • с параллельным переносом;

  • с комбинированным переносом;

  • кольцевые;

• по способу переключения триггера:

  • синхронные;

  • асинхронные;

• Счётчик Джонсона^[2]

20. Проаналізуйте особливості роботи лічильника на двоступеневих тригерах в порівняння з D-тригерами з динамічним управлінням?

21. Охарактеризуйте лічильник Джонсона.

Лічильник Джонсона можна отримати на основі кільцевого регістра, якщо один із зв'язків між тригерами зробити перехресної, тобто вхід одного з тригерів з'єднати з інверсним виходом попереднього тригера.

Після встановлення всіх тригерів в нульовий стан за рахунок перехресних зв'язків з останнього тригера на вході першого тригера виявиться логічна 1, яка буде з кожним тактовим імпульсом передаватися на наступний тригер до заповнення всіх розрядів. За рахунок зворотного зв'язку в наступному циклі у перший тригер запишеться нуль. Піде процес запису нулів за аналогією із записом одиниць у попередньому циклі.

Перевагою лічильника Джонсона є те, що для дешифрування одного з його станів потрібна двовхідна схема і, т.к. значення двох поруч стоять розрядів (тригерів) може бути 01 або 10 в перебігу одного циклу тільки один раз. Другим важливим достоїнством лічильника Джонсона є те, що при зміні його станів тільки в одному тригері відбуваються зміни. Тому не з'являються проміжні стану в процесі зміни станів лічильника Джонсона.

Недолік - повторення виниклої помилки в результаті збоїв. Вона усувається введенням коректує логічного ланцюга, що стежить за станом тригерів.

22. Охарактеризуйте області застосування шифраторів і дешифраторів.

Дешифратором називається логічна схема, на входи якої надходить набір вихідних даних у вигляді двійкового коду, збудливого (активізуючого) тільки один вихід, відповідний бінарного числа на вході. Простіше кажучи, дешифратор стежить за комбінацією бітів на вході, визначає, яке двійкове число вони представляють, і потім збуджує сигнал на тому виході, який відповідає цій вхідний комбінації бітів; всі інші виходи в цей час не працюють.

 Функціонування дешифратора описується системою кон'юнкцій. Призначення: дешифратор дискретних сигналів відносяться до одних з основних вузлів систем автоматичного Керування, телефонних і телеграфних систем комунікації, ЕОМ і різних пристроїв дискретної вимірювальної техніки, систем зв'язку і телемеханіки. Широке розповсюдження отримало три структури дешифраторів: лінійна, каскадні и ступінчата. Ці структури відрізняються одна від одної характером навантаженості на джерела вхідних сигналів, числом логічних елементів, часом затримки сигналів, Вимоги до коефіцієнту розгалуження логічних елементів.

Дешифратором називається пристрій, в якому в робочому стані активний сигнал з'являється на одному й Тільки одному виході.

Дешифратори бувають повні і неповні. Вони також можуть бути комбінаційними і з пам’яттю. Нижче в даному розділі будуть розглядатися комбінаційні дешифратори, але далі розглянемо і більш складний дешифратор з пам’яттю..

Шифратором називається пристрій, який перетворює вхідний сигнал одного із його входів у кодову комбінацію на його виходах. Функціонує зворотно до функціонування дешифратора. Повний шифратор має 2ⁿ входів і n виходів. На рисунку 1 для прикладу показаний шифратор, який має 8 входів і 3 виходи.

 

Рисунок 1  -  Шифратор

Призначення: Такий шифратор, наприклад, можно використати для відображення натиснутої кнопки генератора символів. В таблиці 1 показана логіка функціонування цього шифратора, а на рисунку 2 функціональна схема, яка його реалізує.

23. Поясніть призначення компараторів.

Компаратор – це найпростіший перетворювач безперервного сигналу в дискретний. Напруга на виході компаратора може знаходитись в одному із двох фіксованих рівнів: на верхньому (напруга логічної одиниці), якщо напруга на його неінвертуючому вході більше напруги на інвертуючому вході, і на нижньому (напруга логічного нуля) – при протилежному співвідношенні цих напруг. Компаратор, що використовується у лабораторному стенді, має два входи – інвертуючий і неінвертуючий (інвертуючий вхід позначається ) і два виходи – прямий та інверсний (інверсний вихід позначається знаком ). Коли на неінвертуючому вході рівень напруги більше, ніж на інвертуючому, на прямому виході компаратора з’являється рівень логічної одиниці, в протилежному випадку – рівень логічного нулю. На інверсному виході компаратора у будь-якому випадку сигнал інверсний по відношенню до сигналу на прямому виході.

Контроль (виявлення) і корекція (виправлення) результатів опе­рацій є важливою умовою грамотної експлуатації машин. Конт­роль може бути програмним або апаратним. До апаратних методів відно­сяться дублювання операцій і відновлення вхідних сигналів. Контроль операцій додавання методом дублювання реалі­зується двома однаковими суматорами (SM), на входи яких одночасно поступають доданки А(n) і В(n). Обидва результати S1(n) і S2(n) поступають на входи схеми порівняння (рис. 9.7, а). Якщо обидва результати рівні, то на виході схеми порівняння значення ознаки FS1=S2 = 1 і помилок немає. При нульовому значенні ознаки опера­цію потрібно повторити або зупинити роботу ЕОМ. Застосування схеми порівняння для контролю операцій

Схема контролю методом відновлення вхідних сигналів показана на рис. 9.7, б. Дворозрядне слово А2A1 декодується і значення унітарного коду з виходів дешифратора поступає на входи шиф­ратора. При правильній роботі дешифратора і шифратора вхід­ний код А2A1 має збігатися з вихідним кодом шифратора В2B1. При цьому на виході схеми порівняння встановиться одиничне значення ознаки FA=В. При передачі інформації з одного регістра в інший контроль правильності пересилки може здійснюватися порозрядним порів­нян­ням вмісту цих двох регістрів. На рис. 9.7, в показаний один з ва­ріантів контролю пересилок слів між регістрами. Після передачі ін­формації з регістра А в регістр В (або навпаки) проводиться порів­няння їхнього вмісту. Якщо значення двох слів збігаються, то значення ознаки рівності набуває одиничного значення, інакше – виробляється сигнал помилки.

24. Дайте характеристику мультиплексора і демультиплексора.

Призначення мультиплексорів (від англійського multiplex - багаторазовий) - комутувати в заданому порядку сигнали, що надходять з декількох вхідних шин на одну вихідну. У мультиплексора може бути, наприклад, 16 входів і 1 вихід. Це означає, що якщо до цих входів приєднані 16 джерел цифрових сигналів - генераторів послідовних цифрових слів, то байти від кожного з них можна передавати на єдиний вихід. Для вибору будь-якого з 16 каналів необхідно мати 4 входи селекції (24 = 16), на які подається двійковий адресу каналу. Так, для передачі даних від каналу номер 9 на входах селекції необхідно встановити код 1001. У силу цього мультиплексори часто називають селекторами або селекторами-мультиплексорами.

Мультиплексори застосовуються, наприклад, в МП 18088 для видачі на одні й ті ж висновки МП адреси і даних, що дозволяє істотно скоротити загальну кількість висновків мікросхеми; в мікропроцесорних системах управління мультиплексори встановлюють на віддалених об'єктах для можливості передачі інформації по одній лінії від декількох-встановлених на них датчиків.

Демультіплексори у функціональному відношенні протилежні мультиплексорам. З їх допомогою сигнали з одного інформаційного входу розподіляються в необхідній послідовності по декількох виходів. Вибір потрібної вихідний шини, як і в мультиплексоре, забезпечується установкою відповідного коду на адресних входах. При т адресних входах демультиплексор може мати до 2 "виходів.

Слід зазначити, що промисловістю демультіплексори як такі не випускаються, оскільки режим демультиплексора може бути реалізований як окремий випадок в інших пристроях - дешифратор, про які мова піде нижче.