- •Вопрос. Физические процессы в электронно-дырочном переходе.
- •Вопрос 2. Полупроводниковые диоды.
- •Вопрос 3. Тиристоры.
- •Вопрос 1. Устройство и физические процессы в биполярном транзисторе.
- •Вопрос 2. Схемы включения, характеристики и параметры биполярного транзистора..
- •Вопрос 2. Устройство и физические процессы в полевых транзисторах.
- •Тема: Фото- и оптоэлектронные приборы.
- •Вопрос 1. Общие сведения.
- •Вопрос 2. Однофазный однополупериодный выпрямитель.
- •Вопрос 2. Однофазный двухполупериодный мостовой выпрямитель.
- •Вопрос 3. Сглаживающие фильтры.
- •Вопрос 3. Расчет выпрямителя.
- •Вопрос 4. Характеристики выпрямителей.
- •Контрольные вопросы
- •Вопрос 1. Управляемый выпрямитель.
- •Вопрос 2. Инверторы.
- •Вопрос 1. Общие сведения.
- •Вопрос 2. Компенсационные стабилизаторы напряжения.
- •Вопрос 3. Стабилизатор тока.
- •Контрольные вопросы
- •Вопрос 1. Общая характеристика оу.
- •Вопрос 2. Инвертирующий и неинвертирующий усилители на оу.
- •Вопрос 3. Вычитатель-усилитель и сумматоры.
- •Вопрос 4. Интегратор и дифференциатор.
- •Вопрос 5. Избирательный усилитель.
- •Вопрос 6. Генераторы на оу.
- •Вопрос 7. Пороговые устройства.
- •Вопрос 1. Логические элементы и функции.
- •Вопрос 1. Дешифратор.
- •Вопрос 2. Мультиплексор.
- •Вопрос 3. Сумматор.
- •Операцию вычитания можно представить в виде
- •Тема: Элементы микропроцессора.
- •Вопрос 1. Арифметико-логическое устройство.
- •Вопрос 2. Регистры.
- •Вопрос 1.
- •Вопрос 2. Rs - триггеры.
- •Т аблица 12.1
- •Вопрос 3. D – триггеры.
- •Вопрос 4. Jk – триггеры.
- •Вопрос 5. Т – триггеры.
- •Вопрос 1. Счетчики.
- •Вопрос 2. Регистры.
Вопрос 3. Сумматор.
Сумматор предназначен для сложения двух чисел, заданных в двоичном коде. Число входов и выходов сумматора определяется разрядностью слагаемых. Одноразрядный двоичный сумматор характеризуется таблицей истинности (табл.10.3). Такой сумматор называется полным, т.к. обрабатывает сигнал переноса с предыдущего разряда Pi и выдает сигнал переноса на последующий разряд Pi+1. Схемотехника сумматоров строится на ЛЭ "исключающее ИЛИ" (функция "неравнозначность") для суммирования и ЛЭ И-НЕ для переноса:
Pi+1=AiBi+(Ai B)Pi; Si=(Ai Bi) Pi.
Микросхема К155ИМ3 (рис.10.4) представляет собой четырехразрядный сумматор с параллельным поразрядным сложением и последовательным формированием сигнала переноса. Он имеет два четырехразрядных числа по входам данных А0...А3 и В0...В3, а по входу РО - сигнал переноса с предыдущего разряда. Сумма разрядов входных чисел появляется на выходах S0...S3. На выходе Р4 выделяется сигнал переноса на последующий разряд.
Суммирование происходит по уравнению:
P0+20(A0+B0)+21(A1+B1)+22(A2+B2)+23(A3+B3)=20S0+21S1+22S2+23S3+24P4.
Сумматор можно использовать для вычитания чисел. Для этого вычитаемое представляют в дополнительном коде, который образуется из обратного (инверсного) кода добавлением к нему единицы. Так, четырехразрядное число В, записанное в прямом коде Впр=В3В2В1В0, может быть представлено в обратном коде и в дополнительном коде Вдоп =Вобр+1.
Операцию вычитания можно представить в виде
Апр‑Впр=Апр+Вдоп‑10000.
Сумматор может работать и как компаратор чисел. Для этого второе сравниваемое число подают в обратном коде (например, через инверторы). Тогда при А=В на выходах S0=S1=S2=S3=1, P4=0; при АВ ‑ Р4=1.
Контрольные вопросы
1. Чем отличаются КЛС от ЛЭ?Дайте сравнительный анализ на конкретных примерах.
2. Объясните назначение и области применения дешифратора.
3. Каков принцип работы дешифратора?
4. Каким образом с помощью мультиплексора можно обеспечить постоянный обегающий контроль 6 различных каналов или выходов ЛЭ?
5. Равноценны ли по своему функциональному назначению управляющие входы дешифратора и адресные входы мультиплексора?
6. Объясните принцип действия сумматора.
7. Как реализуется вычитание двоичных чисел?
Тема: Элементы микропроцессора.
Вопрос 1. Арифметико-логическое устройство.
А рифметико-логическое устройство (АЛУ) является основным функциональным узлом микропроцессора, предназначенным для обработки данных. АЛУ представляет собой комбинационную логическую схему, выполняющую логические и арифметические действия.
Для ввода, вывода и оперативного хранения информации, а также ее пошаговой загрузки по тактовому импульсу в АЛУ предназначен блок регистров: аккумулятор (А), буферные регистры (БР) или регистры общего назначения (РОН) (рис.11.1).
С овместная работа АЛУ и аккумулятора позволяет реализовать ряд арифметических и логических операций, в том числе сложение, вычитание, инверсию, сравнение, положительное или отрицательное приращение, сдвиг влево или вправо, логическое И, ИЛИ, исключающее ИЛИ и т.п. Из перечисленных элементарных операций набираются сложные задачи современной микропроцессорной техники.
Универсальная микросхема К155ИП3 (рис.11.2) представляет собой четырехразрядное АЛУ. Основу этой микросхемы составляют 30 простых логических элементов типа И-НЕ, И-ИЛИ-НЕ, исключающие ИЛИ и инверторов.
АЛУ может формировать 16 логических операций и выполнять 16 арифметических действий, включая суммирование и вычитание, увеличение и уменьшение, удвоение и инверсию. Все операции производятся над четырехразрядными числами в двоичных кодах, причем одно из чисел подается на входы А3...А0, второе - на входы В3...В0, а результат вычислений появляется на выходах F3...F0. Характер операций АЛУ зависит от уровня сигнала на входе режима М: при М=0 выполняются арифметические, а при М=1 - логические операции. Причем последние выполняются поразрядно. Вид выполняемых операций зависит от кода операции, подаваемого на управляющие входы S3...S0, в соответствии с табл.11.1.
Ряд арифметических операций можно использовать либо для загрузки операндов (например, F=А или F=В для А=0 при S=0000 или S=1001 соответственно), либо для сложения в прямом коде F=А+В, или вычитания в дополнительном коде F=А-В, либо для более сложных действий.
При выполнении арифметических операций учитывается признак переноса с предыдущего разряда, подаваемый на вход . При этом формируется признак переноса четвертого разряда . Для удобства наращивания разрядности АЛУ при объединении нескольких микросхем вход и выход признаков переноса выполнены инверсными. При выполнении логических операций (логическое И, ИЛИ, исключающее ИЛИ и т.п.) с использованием прямых или инверсных кодов состояние входа переноса не влияет на полученные результаты.
Для расширения функциональных возможностей АЛУ предусмотрены выходы образования переноса G и распространения переноса Р: первый переключается при достижении 11112=1510, а второй - при появлении переноса в любом из четырех разрядов.
Таблица 11.1
Код операции |
Вид операции |
||||
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
Арифметические (М=0) |
Логические (М=1) |
0 |
0 |
0 |
0 |
F=A+C0 |
__ F=A |
0 |
0 |
0 |
1 |
F=AB+C0 |
______ F=AB |
0 |
0 |
1 |
0 |
__ F= AB+C0 |
__ F=A·B |
0 |
0 |
1 |
1 |
F=-1+C0 |
F=0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
F=A+A· +C0 |
______ F=A·B |
0 |
1 |
0 |
1 |
F=A· +(AB)+C0 |
__ F=B |
0 |
1 |
1 |
0 |
F=A-B-1+C0 |
F=A B |
0 |
1 |
1 |
1 |
__ F=A·B-1+C0 |
__ F= A·B |
1 |
0 |
0 |
0 |
F=A+A·B+C0 |
__ F=AB |
1 |
0 |
0 |
1 |
F= A+B+C0 |
_______ F= A B |
1 |
0 |
1 |
0 |
__ F= A·B+(AB)+C0 |
F=B |
1 |
0 |
1 |
1 |
F=A·B-1+C0 |
F= A·B |
1 |
1 |
0 |
0 |
F= A+A+C0 |
F=1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
F= A+(AB)+C0 |
__ F= AB |
1 |
1 |
1 |
0 |
__ F= A+(AB)+C0 |
F= AB |
1 |
1 |
1 |
1 |
F=A-1+C0 |
F=A |
Обозначения: - логическое сложение; ·- логическое умножение;
- сложение по модулю 2 (исключающее ИЛИ); + - арифметическое сложение; - арифметическое вычитание; F=A+A - сдвиг влево на один разряд.
В схеме АЛУ предусмотрена также возможность сравнения операндов: если А=В, то на выходе К появляется уровень логической единицы.