Курс лекций

Вычитающий счетчик по переднему фронту:

§7.4.Пересчетные схемы.

1 < k < 2n , где k – коэффициент пересчёта.

Метод дополнения:

Первый этап: Определить разряд счётчика, если известно k: 2n -1< k < 2n

Второй этап: Определить коэффициент дополнения D: D = 2n – k

Если D D , то единицы показывают разряди счётчика, куда нужно занести обратную связь.

Схема цифрового дифференцирования:

§8. Сдвигатели.

Сдвигатель – это операционный элемент, служащий для выполнения микроопераций сдвига и строится как правило на регистрах.

§8.1.Сдвигатели на двухступенчатом регистре (косой сдвиг).

Косой сдвиг – это когда i-тый разряд первого регистра связан с j-тым разрядом второго регистра, где i-j=k определяет значение сдвига и его направление.

При выполнении операции сдвига решаются следующие задачи:

1)Упаковка и распаковка машинных слов ( перерабатываем целые слова ) .

2)Преобразование кодов ( параллельный в последовательный и наоборот ) Преобразовываем по одному биту.

Схема связанная с косым сдвигом:

Развернём эту схему до функциональной:

Эта схема не очень хороша и поэтому строится логарифмический сдвигатель.

§8.2.Логарифмический сдвигатель.

§8.3.Комбинационный сдвигатель

Работа комбинационного сдвигателя определяется следующим выражением. Нас будет интересовать состояние триггера в момент времени (t+1):

Qi (t+1) = Qi R L V Qi+1 (t) R1 V …

…V QL (t) Rn-1V Qi-1 (t) L1 V… V Q1 (t) Li-1 ,

где i лежит в интервале [n,1].

§9.Сумматоры.

Сумматор – это операционный элемент, предназначенный для операций сложения/вычитания кодов и операндов.

По структуре сумматоры бывают:

-комбинационные

-накапливающие

По способу выполнения:

-параллельные

-последовательные

§9.1.Одноразрядный сумматор.

						- Таблица функционирования
	C0	c	b	S	C1
	0	0	0	0	0	сумматора
	0	0	1	1	0
	0	1	0	1	0	- Схема полусумматора.
	0	1	1	0	1
	1	0	0	1	0
	1	0	1	0	1
	1	1	0	0	1	C0 – входной перенос
	1	1	1	1	1
						C1 – выходной перенос

Принципиальная схема полусумматора:

S = a b V a b = a b

C1= ab

Нет переноса.

S = (a b) C0=a b C0 V a b C0 V a b C0 V a b C0 ab V C0 (a b) = ab V C0 (a V b) (*)

Выработанный перенос Сквозной перенос

C0= q V C 0 p	, где g = ab , а p = a b ( из (*) )

Обозначение сумматора

a	SM	S
b	A
C0		C1

§9.2. Многоразрядный сумматор.

Быстродействие

TZ = TCM + (n – 1) τ переноса

Tимп > (n – 1) τ переноса

Эти преобразования справедливы для сумматоров последовательного переноса.

§9.3. асинхронные комбинационные сумматоры.

Асинхронные комбинационные сумматоры: Lср = log n , где n – количеств переносов.

Tср z = Tsm + log2 N * t

В каждом сумматоре будет: C1– если есть перенос;

C 1– если нет переноса, то в данном разряде

где C1 = q V pC0 - схема, по которой определяется перенос,

а C1–схема, такая же, как и для переноса только поддаётся инверсии.

W1	&
W2	W
…
WN

§9.4. Сумматор с групповым и параллельным переносом.

Определение:

N разрядов сумматора делится на M групп, где в каждой группе будет по k разрядов. Внутри каждой группы организуется параллельный перенос, а между группами последовательный перенос.

Возьмём некоторую L- группу, для которой входной перенос будет C1. Это есть не что иное, как перенос из k-того разряда старшего разряда.

C1	= CkL –1	(1)
C1	= q1C0 p1	(2)

Тогда перенос во втором разряде будет выглядеть так:

C2 = q2 V C1 p2

(3)

Подставим (2) в (3):

C2 = q2 V p2 q2 V p2 p1 C0

тогда

C3 = q3 V C2 p3 = q3 V p3 q2 V p3 p2 q1 V p3 p2 p1 C0 C4= q4 V C3 p4 = q4 V p4 q3 V p4 p3 p2 q1 V p4 p3p2 p1 C0

Обозначим: q4 V p4 q3 V p4 p3 p2 q 1 = G

P4 = GPC0

Схема с групповым переносом:

Cхема с групповым переносом для шестнадцати разрядов:

§9.5.Накапливающий сумматор на базе комбинационного.

Есть некий n – разрядный сумматор. На этот сумматор надо подавать параллельно два операнда.

Результат этого действия позволяет осуществлять накапливание при подаче различных данных.

На первом такте будет:

1)Значение первого операнда

2)Сложение первого операнда с новым поступившим.

§10.Программируемые логические матрицы (ПЛМ).

ПЛМ – это неоперационный элемент.

На ПЛМ можно построить любую схему, даже с памятью. Определение:

ПЛМ – это интегральная схема комбинационного типа, предназначенная для построения и реализации функций представленных ДНФ.

С функциональной точки зрения ПЛМ является автоматом, закон функционирования которого определяется связями между элементами, а особенность технологии ее изготовления состоит в программировании этих связей с целью автоматизации изготовление фотошаблонов.

Способы программирования ПЛМ:

-программируемые в процессе изготовления;

-программируемые пользователем.

ПЛМ будет состоять из частей (матриц):

-не

-матрица коньюнкторов

-матрица дизьюнкторов

Эти элементы соединены между собой следующим образом:

Способы:

1.Пережигание перемычек высоковольтным напряжением.

2.Пережигание перемычек лазерным лучом.

3.Пережигание перемычек электронным лучом.

PLM

ПЛМ строится на

-диодах

-биполярных транзисторах

-МОП – транзисторах

§11.Основные блоки АЛУ.

AЛУ – арифметическое логическое устройство.AЛУ выполняет набор простых арифметических, логических и пересылочных операций.

Сложные действия,а их девять операций:

1.Интегрирование

2.Счёт

3.Сдвиг

4.Суммирование

5.Шифрование

6.Дешифрование

7.Установка

8.Передача

9.Комбинирование; Выполняются по микропрограммам и подпрограммам.

Определение:

Микрооперация – это элементарное действие, выполняемое машиной за один этап.

Микрокоманда – это совокупность микроопераций, выполненных за один этап.

§11.1. Суммирующий вычитающий блок для чисел с фиксированной запятой.

Правило определения переполнения:

Если переносы в знаковом и старшем разряде отсутствуют (присутствуют) - значит переполнения нет, если присутствует только в одном – значит переполнение есть.

§11.2.Блок умножения.

Определение:

Процедура умножения двух чисел сводится к вычислению произведения модуля сомножителя и присвоения знака ”+”, если знаки одинаковые, и ”-” – когда разные.

Отметим, что блоки последовательности получаются частичные произведения, которые суммируются со сдвигом. Процесс суммирования можно ввести как начиная с младших разрядов, так и со старших.

Пример:

101

101

101 – первое частичное произведение. Суммирующий сдвиг

000

101

11001

При умножении сдвиг происходит вправо, а при делении – влево.