Глава 4. Счетчики.

§4.1 Общие характеристики счетчиков.

Счетчиком называют последовательное устройство, предназначенное для счета входных импульсов и фиксации их числа в определенном коде.

Строится, как и регистры из n однотипных схем (чаще всего триггеров) и некоторых комбинационных логических схем, формирующих сигналы управления триггерами.

Счетчики могут выполнять операции:

1. Установка в «0».

2. Запись входных импульсов (информации).

3. Хранение информации.

4. Инкремент – увеличение хранящегося кода на «1».

5. Декремент – уменьшение хранящегося кода на «1».

6. Деление частоты входных сигналов.

Основные параметры счетчиков:

1. Модуль счета М – максимальное число импульсов, после достижения которого счетчик устанавливается в исходное (нулевое) состояние.

Модуль счета двоичного счетчика определяется степенью двойки:

М=2ⁿ, где n – разрядность счетчика.

В счетчиках других типов справедливо равенство: Ксч≤М, в которых после достижения числа импульсов N=Ксч – счетчик возвращается в исходное состояние.

Модуль счета определяет цикл работы счетчика.

2. Основным динамическим параметром счетчика является время установления выходного кода числа импульсов tк - это интервал времени между моментом подачи входного сигнала и моментом установки нового кода на выходе счетчика. tк определяет максимально допустимую частоту подачи входного сигнала.

3. Счетчики могут использовать 3 режима работы: управления, накопления и деления.

Управление – считывание происходит после каждого входного сигнала, например, в счетчиках команд.

Накопление – главным является подсчет заданного числа входных импульсов, либо счет в течение определенного времени.

Деление (пересчет) – основным является уменьшение частоты поступивших импульсов в Ксч раз на выходе.

Основные области применения счетчиков в ЭВМ:

1. Образование последовательности адресов команд программы (счетчик команд).

2. Подсчет циклов при выполнении операций умножения, деления, сдвигов (счетчик циклов).

3. Для образования последовательности сигналов выполнения микроопераций и синхронизации работы элементов, для аналого-цифрового преобразования и построения электронных таймеров (часов реального времени).

И в ряде других областей.

Классификации счетчиков по следующим признакам:

1. По способу кодирования – позиционные и непозиционные.

Позиционные – числовое значение текущего состояния определяется выражением :

N= =r_nQ_n+ r_n-1Q_n-1+…+ r₁Q₁

r_i – вес i-го разряда

Qi –значение выхода i-го разряда

n – число разрядов

Непозиционные – (например, в кодах Грея) разряды не имеют постоянных весов и каждому набору состояний: Qn Qn-1 … Q1 – приписывается определенное число входных импульсов.

2. По направлению счета:

а) суммирующие – выполняют операцию инкремента над хранящимся кодом;

б) вычитающие – операция декремента;

в) реверсивые – либо декремент, либо инкремент.

3. По способу межразрядных связей:

а) счетчики с последовательным переносом;

б) счетчики со сквозным переносом;

в) счетчики с параллельным переносом;

г) счетчики с комбинированным переносом (последовательно-параллельный или параллельно-последовательный).

4. Счетчики могут быть:

синхронными – переключение разрядов по сигналу С;

асинхронными – каждый разряд переключается выходом предыдущего разряда;