Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Электроника

Арифметико-логические устройства и матричные умножители

Арифметико-логические устройства (АЛУ) выполняют арифметические и логические операции над двумя операндами. 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.

Рассмотрим типовое АЛУ (рис. 3.27). В ИС имеются входы чисел А и В, входы выбора операций S, вход переноса 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 – выходной перенос в старший разряд, а выход "А = В" – выход, равный "1" при условии А = В.

Условное обозначение АЛУ

Рис. 3.27. Условное обозначение АЛУ

Перечень выполняемых АЛУ операций дан в табл. 3.12. Для краткости двоичные числа s3s2s1s0 представлены их десятичными эквивалентами. Все логические операции выполняются поразрядно, т.е. между одноименными (i-ми) разрядами чисел А и В. Межразрядные переносы возникают только в арифметических операциях. В арифметико-логических операциях сначала выполняются логические операции, а затем полученные коды складываются арифметически. Знак обозначает логическую операцию "сумма по модулю два".

Таблица 3.12

s

Логические функции (M=l)

Арифметико-логические функции = 0)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

При операциях над словами большой разрядности АЛУ соединяются друг с другом с организацией последовательных и параллельных переносов. Соединение микросхем АЛУ в первом случае аналогично соединению сумматоров в схеме с последовательным переносом: выход предыдущей микросхемы соединяется с входом последующей. Если используется организация с параллельными переносами, то совместно с АЛУ применяются специальные микросхемы – блоки ускоренного переноса.

Один блок ускоренного переноса обеспечивает анализ специальных вспомогательных сигналов G и C, формируемых всеми микросхемами АЛУ, и формирование для них сигналов переноса . Сигналы переноса в старший разряд при этом не используются.

Матричные умножители выполняют операцию умножения двоичных чисел не традиционным путем последовательных сдвигов и сложений, а параллельно. Схема выполнения операции умножения соответствует обычному "умножению столбиком". Но поскольку в операции используют двоичные числа, то арифметическое умножение цифры множимого на одну из цифр множителя заменяется конъюнкцией. Для трехразрядных чисел А и В схема умножения имеет следующий вид:

Все конъюнкции а, b, вырабатываются параллельно схемами И, а для операций сложения используются одноразрядные сумматоры. Матричные умножители могут быть просто множительными блоками либо множительно-суммирующими. Последние обеспечивают удобство наращивания разрядности перемножаемых двоичных чисел.

В виде ИС средней степени интеграции реализуются умножители малой разрядности – не более 4x4. Умножители большей разрядности – до 16×16 выполняются уже в виде БИС.

Триггеры

Триггеры являются простейшими, элементарными конечными (цифровыми) автоматами, обладающими памятью. В более сложных дискретных устройствах они служат для хранения одного разряда двоичных чисел (одного бита информации). Практически все последовательностные устройства выполняются на основе триггеров.

Триггер, как конечный автомат, характеризуется следующими свойствами:

  • 1) возможное число внутренних состояний – два (единица или нуль), что соответствует одной внутренней переменной, обозначаемой для триггеров обычно буквой Q;
  • 2) число выходных переменных у – одно; значение переменной у совпадает с значением Q, т.е. уt+1= Qt+1;
  • 3) число входных переменных х зависит от типа триггера.

Наряду с выходом Q, называемым прямым, триггер имеет инверсный выход ͞Q. Состояние триггера определяется значением прямого выхода Q. Говорят, что триггер находится в единичном состоянии, если Q = 1, и в нулевом, если Q = 0. Изменение состояния триггеров под действием входных сигналов происходит скачкообразно.

Само название "триггер" происходит от английского слова trigger – спусковой крючок (курок) огнестрельного оружия, поэтому к триггерам часто применяют выражение "взводить", т.е. устанавливать его в единичное состояние, и "спускать, сбрасывать" при переводе его в нулевое состояние.

Разработано большое число типов триггеров, которые по функциональному признаку можно разделить на четыре основных типа:

  • • триггеры с двумя установочными входами – RS-триггеры. Вход R сбрасывает триггер в нулевое состояние (reset – сбрасывать), а вход S – устанавливает в единицу (set – устанавливать);
  • • триггеры задержки с одним входом – D-триггеры (delay – задержка);
  • • триггеры с одним счетным входом – T-триггеры;
  • • универсальные триггеры с несколькими входами.

Как и любые конечные автоматы, триггеры могут быть асинхронными и синхронными (тактируемыми). В асинхронных изменение состояния происходит непосредственно с приходом входного сигнала, а в синхронных – лишь при подаче синхронизирующего (тактового) сигнала в соответствии со значениями сигналов на входах.

При этом различают триггеры со статическими и динамическими входами. Входы, управляемые потенциалами (уровнями напряжения), называют статическими (включая и сигнал синхронизации), а управляемые перепадами потенциалов (фронтами импульсов напряжения) – динамическими.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы