Счетчики

Счетчик – это узел компьютерной системы выполняющий микрооперацию счета количества единичных сигналов, поступивших на его вход, при этом формируется и запоминается слово, соответствующее этому количеству.

Классифицируют:

1. По основанию системы счисления:

• Позиционные (двоичные, десятеричные)

• Непозиционные (2-10-чные)

2. По характеру микроопераций:

• Суммирующие (+1 – прямой счет)

• Вычитающие (-1 – обратный счет)

• Реверсивные

3. По способу организации цепей переноса(заема):

• С последовательным переносом;

• Со сквозным переносом;

• С параллельным переносом;

• С групповым переносом.

Счетчики обычно реализуются на триггерах, имеющих счетный вход.

В асинхронных счетчиках на тактирующие входы синхронных триггеров или на информационные входы асинхронных триггеров поступают сигналы с выходов соседних триггеров.

В асинхронных счетчиках все триггеры переключаются одновременно под действием общего синхронизирующего сигнала, поступающего на тактовые входы всех триггеров в один момент времени.

Основной параметр характеризующий счетчик – K_cr является модуль счета – это максимальное число импульсов, которое может быть сосчитано счетчиком. После поступления K_c импульсов счетчик должен возвращаться в исходное состояние. Если счетчик содержит m разрядов (триггеров), то для двоичного счетчика модуль K_c = 2^m. Введением дополнительных логических связей двоичные счетчики могут быть превращены в недвоичные(непозиционные), для которых K_c <= 2^m.

Суммирующие двоичные счетчики с последовательным переносом(асинхр)

Счетчик построен на асинхронных Т-триггерах, переключающихся по спаду счетного сигнала.

Первый триггер прямого счета изменяет свое состояние на противоположное по любому счетному сигналу (+1), перенос из 1-го во 2-ой разряд возникает при переходе Q₁ из 1 в 0. Сигнал Q_i подается на счетный вход і+1 триггера. Если в качестве выходов счетчика взять инверсные выходы триггеров, то получим счетчик обратного счета. (q₀ = X, q₁ = Q₀, q₂ = Q₁, q₃ = Q₂, …)

Реверсивный счетчик с последовательным переносом

Получают путем коммутации выходов. Быстродействие этого счетчика равно nt, где t – время переключения 1 триггера, n – число разрядов.

Счетчик со сквозным переносом

Сигнал возбуждения і-того триггера определяется выражением q_i = q_i-1* Q_i-1, где q_i – перенос в і-тый разряд счетчика. Быстродействие этого счетчика = t + n*t₀, где t₀ – время переключения логического элемента И. Оно менше, чем у счетчика с последовательным переносом.

Счетчик с параллельным переносом

Имеет предельное быстродействие t + t₀. Переносы в і – разряд определяются выражениями:

q₀ = X (CI)

q₁ = Q₀*X

q₂=Q₁*Q₀*X

q₃=Q₂*Q₁*Q₀*X

С ростом числа разрядов счетчика увеличивается число входов элементов параллельных цепи параллельного переноса. Из-за ограниченности К_об при построении счетчиков большой разрядности используют групповой перенос, при котором перенос внутри группы формируется параллельно, а между группами последовательно.

Счетчик на синхронных триггерах с групповым переносом (при К_об = 4 схемы И)