Распределители. Мультиплексоры. Демультиплексоры. Цифровые компараторы (схемы сравнения). Комбинационные сумматоры. Структурная схема одноразрядного сумматора
Это устройство, предающее импульс поступивший на его информационный вход, на один из его выходов, в зависимости от управляющего сигнала заданного двоичным кодом. Распределитель может быть выполнен на основе дешифратора:
Уравнивающий сигнал yС в виде парал-го двоичного кода подается на вход дешифратора, выходы к-го соед-ны со средними входами коньюнктеров выходной части схемы. На входах C,EN поддержив. логич. 1. Такой распределитель может быть выполнен синхронным. Для этого используются входы дешифратора C и EN либо третьи входы коньюнктеров, на которые может быть подан сигнал синхронизации Cn.
16. Мультиплексоры.
Представляет собой устрой-во подключ-ее свой единственный выход к одному из информационных входов, номер к-го задается двоичным кодом, поступившем на управляющ входы. Мультиплексор позволяет производить прием сигналов, поступающих с различных направлений, т.е. мультипл. решает задачу обратную распределителю. Между числом информац. входов n и числом адресных входов m должно выполнятся соотношение: n 2 m
Каскадное соединение MS.
17. Демультиплексоры.
Это устрой-во, в к-м сигналы с одного информационного входа поступают в требуемой последовательности на нужный выход в зависимости от двоичного кода на адресных шинах.
Каскадное включение DMS.
18. Цифровые компараторы (схемы сравнения).
Эти устройства выполняют сравнение 2-х чисел заданных в двоичном коде. Эти устройства широко используются как автономно, так и в составе более сложных схем, например, в сумматорах.
В микросхеме компараторов имеются расширенные коды, к-е позволяют наращивать разрядность сравниваемых чисел путем каскадного и парал-го соединений.
19. Комбинационные сумматоры. Структурная схема одноразрядного сумматора.
Принцип построения сумматора вытекает из правил сложения двоичных цифр. Все многообразие операций можно свести к единственной операции сложения прямых и обратных входов чисел, сдвинутых влево и вправо на определ. число разрядов, поэтому один из основных узлов ЦВМ яв-ся сумматор.
20. Принцип построения сумматора многоразрядных двоичных чисел и их виды.
При суммировании двоичных многоразр. чисел для каждого разряда, кроме младшего, необходимо использовать схему, имеющую дополнит. вход-перенос. Такое устр-во яв-ся полным сумматором, можно предст-ть, как объединение 2-х полусумматоров.
n-й сумматор с послед. переносом:
Различают последоват. и парал. сумматоры.
21. Последовательностные автоматы.
В них выходные сигналы в каждый данный момент времени зависит не только от значений входных сигналов в этот же момент времени, но и от значений входных сигналов в предшедст. момент врем.
Если автомат может находиться в нескольких состояниях, то его реакция на входных сигналах опред-ся не только этим входным сигналом, но и текущим состоянием автомата.
Понятие состояние автомата предполагает наличие у него внутр. памяти, где должна храниться инф-ция от предыд. воздействий. В комбинац. схемах вх. и вых. сигналы связаны логич. ф-ми, вида:
В послед. устр. значение вход. перем. Y ( n) (t) на n-м такте работы опред. не только текущим значением X, но и внутр. сост. С n (t), этого устр-ва. Т.к. С n (t) зависит от вход. сигн., то аналитич. работу послед. автомата можно охарак-ть в след. систему:
22. Понятие об автоматах Мура и Мили, их отличие.
Т.е каждое новое соотнош. в этом автомате обусловлено и предшест. сост., и вход. сигн.; а выход в каждый момент времени однозначно опред-ся сост. автомата в этот момент времени. Выходными сост. автомата Мура яв-ся внутр. сост., т.е сигналы с выхода устр-ва памяти. Примером таких автоматов яв-ся триггеры, счетчики, накапливающие сумматоры, регистры и т.д.
Автоматы Мили отличаются от автоматов Мура тем, что выход зависит не только от текущего состояния, но и от входного сигнала. Кроме аналитич. записи ф-ции состояний и выходов могут подаваться в виде таблиц. Если ф-ции переходов и выходов заданы на всем множестве комбинаций аргументов X и C, то такие автоматы полностью определенные.
Автоматы Мура и Мили можно описывать с помощью направлен. графов.
Вершины графа соот-т сост. автомата, а дуги перехода однозначно отражают таблицу перехода.
23. Триггеры: опред-е, виды и классификация.
Простейшие конечные цифровые автоматы, обладающими памятью, называют триггерами. Они способны хранить один разряд двоич. чисел, т.е 1 бит инф-ции. Триггер, как конеч. автомат хар-ся след. св-ми: 1) Возможное число внутр. сост. равно 2 2) Число выход. перем. y=1, 3) Число вход. переем. x зависит от типа триггера.
Выход триггера, с к-го в исходном сост. снимается высокий потенциал наз-ся прямым; низкого уровня - инверсным.
По функц-м возмож-тям различ-т:
а) триггеры с раздельным запуском;
б) триггеры задержки;
в) триггеры со считанным входом;
г) универсал. триггеры.
По способу записи инф-ции триггеры подразд-ся на асинхронные и синхронные(тактируемые)
24. Регистры: назначение и классификация.
Регистр представляет собой узел, предназнач. для приема, врем. хранения и выдачи n-разрядного машинного слова. Регистры образуются из упорядоч послед-ти триггеров, число к-х соотв-т числу разрядов в машинном слове. С каждым регистром обычно связано комбинац. цифровое устр-во, с помощью к-го обеспеч-ся выполнение некоторых операций над словами, а именно – прием слова в регистр, выдача слова из регистра, поразрядные логич. операции, сдвиг слова влево и вправо на заданное число разрядов, преобр-ние послед-го кода слова в парал-ный и обратно, установка регистра в начал. сост.
а) последоват. ввод-вывод
б) направ. передачи
25. Функциональная схема n-разрядного регистра, виды и особенности работы.
Схема регистра, дополненная логич. эл-ми для преобразования хранящ. в регистре кода, позволяет по сигналу «прямой код» считывать пр. код хранящихся данных, а по сиг. «обрат. код» позвол. считывать инверсное значение каждого разряда слова.
Из парал-х регистров или регистров памяти составляют регистры файлов, т.е блоки регистровой памяти. Такие блоки позволяют хранить несколько слов с возмож-тью независимой и одновременной записью одного слова и считанного другого.
Среди интеграл. схем в библиотеке БИС и СБИС имеется много различных вариантов регистров, в том числе универсал. и многофункционал. В частности имеющие разнотипные вход и выход играют важную роль для сотовых технологий. Поскольку передача цифровой информации в сетях произв-ся в последовательных кодах, а её обработка в процессорах ЭВМ в парал-х кодах.
26. Счетчики: назначение и характеристики, классификация.
Счетчиком наз-ся узел ЭВМ, позволяющий осуществлять подсчет поступающих на его вход сигналов и фиксацию полученного результата в виде многоразрядного двоичного кода.
Счетчики представляют собой конечные автоматы, внутр. сост. к-х опред-ся только кол-вом логич. единиц.
Счетчики строятся на базе элементах конечных автоматов, к-ми яв-ся триггеры. Кол-во триггеров необходимых для реализации соответ-го счетчика можно выразить ф-лой: m>log2kcr.
Соответ-но счетчик имеющий n- триггеров или разрядов позволяет рассчитывать число сигналов: N=2 m .
Счетчики могут быть асинхрон. и синхрон.
Счетчики принято классифицировать по следующим признакам:
1) По модулю счета:
- с произвольн. пост. модулем счета
- с переменным модулем счета
2) По направлению счета:
3) По способу формирования внутр. связей:
- с последоват. переносом
- с парал-м переносом
- с комбиниров. переносом
27. Схема суммирующего 3-х разрядного счетчика, таблица истинности и временные диаграммы его работы.