9. Цифровые комбинационные устройства.

К основным комбинационным устройствам (КУ) относят дешифраторы, шифраторы, распределители (демультиплексо-ры), мультиплексоры, сумматоры. Выходные сигналы КУ зави­сят только от текущего значения входных сигналов. КУ в отли­чие от последовательных не обладают памятью.

Дешифратор (dekoder)— КУ, позволяющее распознавать числа, представленные позиционным n-разрядным кодом. Если на входе дешифратора п-разрядный двоичный код, то на его вы-чоде код «1 из N» (унитарный). Дешифратор, имеющий п входов, имеет 2^П выходов и называется полным. В зависимости от входного двоичного кода на выходе дешифратора возбуждается только одна из выходных цепей, по номеру которой можно рас­познать входное число. Дешифраторы применяют для расшиф­ровки адресов ячеек ЗУ, высвечивания букв и цифр на монито­рах, индикаторах и других устройствах.

Шифратор (coder) — при подаче сигнала на один из его вхо­дов (унитарный код) на выходе должен образоваться соответст­вующий двоичный код.

Распределитель — устройство, передающее импульс на его вход х, на один из его выходов в зависимости от управляющего сигнала, заданного двоичным кодом. Распределитель выполня­ется на основе дешифратора. Управляющий сигнал в виде па­раллельного двоичного кода подается на входы дешифратора, выходы которого соединены со средними входами конъюнкто-ров, составляющих выходную часть схемы. На входах С и EN поддерживается логическая единица. На верхние входы конъ-юнкторов поступает входной импульс, который пройдет лишь через тот конъюнктор, на который от дешифратора подается разрешающий единичный сигнал. Распределитель может быть выполнен синхронным.

Мультиплексор — устройство, подключающее единственный выходной канал к одному из входов в зависимости от управ­ляющего сигнала, заданного двоичным кодом. Разрядность п управляющего сигнала определяет количество входов 2", с ко­торых мультиплексор позволяет осуществлять прием информа­ции. Мультиплексор выполняется на основе дешифратора, ло­гических схем И и ИЛИ. На основе мультиплексора может быть реализована любая логическая функция, например, сложение по модулю два.

Любые сумматоры многоразрядных чисел могут быть по­строены на основе одноразрядного сумматора, выполненного на двух инверторах, и выполняющего сложение трех одноразряд­ных двоичных слагаемых с учетом переноса из более младшего разряда суммы. Различают многоразрядные последовательные и параллельные сумматоры.

10, Алу, Триггеры, Счетчики, Регистры,

АЛУ выполняют арифметические и логические операции над двумя числами. Основой АЛУ служит сумматор, схема ко­торого дополнена логикой, расширяющей функциональные воз­можности АЛУ и обеспечивающей перестройку с одной опера­ции на другую. Обычно АЛУ четырехразрядны и для наращива­ния разрядности объединяются.

В ИС типового АЛУ имеются входы чисел А и В, входы вы­бора операций S, вход переноса С из младшего разряда и вход М, сигнал которого задает тип выполняемых операций: логиче­ские (М=1) или арифметико-логические (М=0). Результат опе­рации вырабатывается на выходах F. Выходы G и Н использу­ются для организации параллельных переносов при наращива­нии разрядности обрабатываемых слов. Сигнал С_о — выходной перенос в старший разряд, выход «А=В» дает единичный сигнал при равенстве чисел А=В. Все логические операции выполняют­ся поразрядно. Межразрядные переносы возникают только в арифметических операциях. В арифметико-логических операци­ях сначала выполняются логические операции, затем получен­ные коды складываются арифметически. При операциях над словами большой разрядности АЛУ соединяются друг с другом с организацией последовательных и параллельных переносов.

Триггеры являются простейшими, элементарными конеч­ными автоматами, обладающими памятью, служат для хранения одного разряда двоичных чисел, имеют два возможных внут­ренних состояния (1 или 0), что соответствует одной внутренней переменной Q, одну выходную переменную у, число входных переменных х зависит от типа триггера. Состояние триггера оп­ределяется значением прямого выхода Q. Выделяют: триггеры с двумя установочными входами — RS-триггеры (вход R сбрасы­вает триггер в нулевое состояние, вход S — устанавливает в еди­ницу); триггеры задержки с одним входом — D-триггеры; триг­геры с одним счетным входом — Т-триггеры; универсальные триггеры с несколькими входами; асинхронные и синхронные; со статическими и динамическими входами.

Счетчиком называется узел для подсчета числа входных сигналов и хранения его двоичного кода. Делятся на сумми­рующие, вычитающие, реверсивные. Модуль счета — количест-но поступивших на вход единиц, возвращающее счетчик в исходное состояние. Элементарными конечными автоматами в счетчиках являются триггеры.

Регистр — устройство, осуществляющее прием, хранение выдачу двоичных чисел в определенном коде. Информация хр* нится не более нескольких тактов. Из параллельных регистров составляют регистровые файлы. Регистры сдвига — цепочка триггеров. Универсальные регистры.