3.5 Схемы контроля

Схемы контроля используются для выявления и устранения ошибок в системах цифровой обработки информации. Заметим, что добавление к функциям устройства дополнительных функций контроля связано с избыточностью, дополнительными аппаратными и временными затратами.

К таким схемам контроля относятся мажоритарный элемент, схемы контроля по модулю 2, и т. д.

Мажоритарный элемент передает на выход значение (величину) соответствующую большинству из входных сигналов. Он как бы производит «голосование» по большинству входов. Кроме выходного значения он может выдавать и номер отказавшего входа. Такие системы используются в устройствах резервирования. Мажоритарный элемент должен иметь нечетное число входов. Примером может служить микросхема К155ЛП3. Типовой элемент имеет таблицу истинности 3.15. Из нее легко получить функции выходов мажоритарного элемента:

F=F₁F₂ F₁F₃ F₂F₃;

A₁= F₂F₃; A₀= F₁F₃ .

По этим функциям легко построить его схему.

Для контроля правильности передачи данных используются микросхемы, содержащие логические элементы суммы по модулю 2. При этом способе контроля каждое слово дополняется контрольным разрядом, значение которого подбирается так, чтобы сделать четным (или нечетным) число единиц в кодовой комбинации, контрольный разряд передается с числом. При приеме числа производится такая же операция и по совпадению со значением контрольного разряда судят о правильности передачи слова. Для реализации схемы используют структуры последовательностного или пирамидального типа (рис. 3.29). Этот метод контроля эффективен при единичных ошибках. Существуют и другие алгоритмы и схемы контроля и исправления ошибок. Например, схемы контроля и исправления ошибок в коде Хемминга. Коды Хемминга относятся к кодам, исправляющим ошибки за счет избыточного кодирования.

Р абота ИМС К155ЛП3 Таблица 3.15

Входы			Выходы
F1	F2	F3	F	A1	A0
0	0	0	0	0	0
0	0	1	0	1	1
0	1	0	0	1	0
0	1	1	1	0	1
1	0	0	0	0	1
1	0	1	1	1	0
1	1	0	1	1	1
1	1	1	1	0	0

Рис. 3.29. Схемы контроля по модулю два

3.6. Вопросы и задания для самоконтроля

1. Когда и с какой целью применяют шифраторы, дешифраторы, кодопреобразователи?

2. Как шифраторы и дешифраторы обозначаются на принципиальных и логических схемах?

3. Каков порядок получения логических выражений, описывающих работу шифратора, дешифратора, кодопреобразователя? Какая связь между значениями их входных и выходных переменных?

4. В каком порядке необходимо строить схемы шифратора, дешифратора, преобразователя кодов?

5. На каких логических элементах можно строить шифраторы, дешифраторы? А на каких более удобно?

6. Как определить уровни логических сигналов на выходах шифратора?

7. На сколько входов/выходов имеют шифратор и дешифратор?

8. Можно ли построить преобразователь кода из шифратора и дешифратора? Если можно, то какие шифраторы и дешифраторы для этого необходимо применить? Что требуется (шифратор или дешифратор) поставить вначале, а что потом?

9. Почему исходные логические выражения для шифратора формируются в виде дизъюнкции, а для дешифратора – в виде конъюнкции?

10. Как обозначаются шифраторы и дешифраторы на логических и принципиальных схемах?

11. Можно ли построить преобразователь кода на элементах ИЛИ-НЕ? Если можно, то что для этого необходимо сделать?

12. Какую функцию выполняют мультиплексоры и демультиплексоры?

13. Какие входы имеют мультиплексоры и демультиплексоры и как они работают?

14. Как построить мультиплексор (демультиплексор) по заданной таблице его входов (выходов)?

15. Как записать логические выражения, описывающие работу мультиплексора (демультиплексора)?

16. Как использовать дешифратор для построения схем мультиплексора и демультиплексора?

17. Как на основе мультиплексора построить схему устройства, работа которого задана таблицей истинности (СДНФ)?

18. Как передать сигнал (информацию) с одного из заданных входов устройства на один из его выходов?

19. Как обозначаются мультиплексоры и демультиплексоры на логических схемах?

20. Можно ли построить мультиплексор (демультиплексор) с использованием возможностей шифратора?

21. Как построить мультиплексор (демультиплексор) на основе дешифратора?

22. Какую роль в мультиплексоре (демультиплексоре) выполняют ключи на основе логического элемента И?

23. Можно ли использовать для построения мультиплексора (демультиплексора) ключи на основе логического элемента И (И-НЕ)?

24. Можно ли использовать для построения мультиплексора (демультиплексора) ключи на основе логического элемента ИЛИ (ИЛИ-НЕ)?

25. Можно ли при совместной работе мультиплексора и демультиплексора использовать одинаковые адресные переменные для мультиплексора и демультиплексора?

26. Как выбрать адресные переменные для мультиплексоров (демультиплексоров), используемых в разных ступенях мультиплексорного (демультиплексорного) дерева?

27. Какую функцию выполняют сумматоры?

28. Чем отличаются таблицы работы полусумматора и одноразрядного сумматора?

29. Как получить логические выражения, описывающие работу полусумматора и одноразрядного сумматора?

30. Сколько цифр одновременно подается на вход одноразрядного сумматора и сколько получается в результате их сложения? Какие это цифры?

31. Как построить логическую схему одноразрядного сумматора?

32. Как работает сумматор последовательного действия? Проиллюстрируйте работу на примере сложения чисел 1101 и 1001.

33. Где хранится перенос в старший разряд в сумматоре последовательного действия? Сколько времени он там хранится?

34. Сколько регистров должно быть в сумматоре последовательного действия? Какие это регистры?

35. Сколько цифр слагаемых используется одновременно в сумматоре последовательного действия?

36. Как работает сумматор параллельного действия? Проиллюстрируйте работу сумматора на примере сложения чисел 1010 и 0011.

37. Как формируется перенос в сумматоре параллельного действия?

38. От чего зависит быстродействие сумматора? Как ускорить его работу?

39. Зачем параллельному сумматору нужны схемы ускоренных переносов?

40. Как обозначаются сумматоры и полусумматоры на логических и принципиальных схемах?