2.3.5. Построение функциональной схемы 3-х разрядного десятичного сумматора
Обозначим слагаемые, поступающие на вход сумматора:
A = a0 a1 a2 a3 , где a0 — знак числа, ai — десятичная цифра, которая представляется в двоично-десятичном коде следующим образом: ai = αi8 αi4 αi2 αi1 ;
B = b0 b1 b2 b3 , где b0 — знак числа, bi = βi8 βi4 βi2 βi1 .
Результат от сложения обозначим:
C = c0 c1 c2 c3 , где c0 — знак числа, ci = γi8 γi4 γi2 γi1 .
Используя все полученные результаты можно построить структурную схему 3-х разрядного десятичного сумматора (рис. 2.3.15).
Рис. 2.3.15. Логическая схема 3-х разрядного десятичного сумматора.
На вход сумматора поступают два трехразрядных десятичных числа. Каждая тетрада этих чисел по отдельности проходит через преобразователь, и каждые две соответствующие тетрады обоих чисел поступают на входы одноразрядных десятичных сумматоров. Эти сумматоры соединены последовательно, аналогично соединению двоичных сумматоров. Кроме того, выход Пi первого сумматора подводится на вход схемы, учитывающей знак суммы. Сигнал с входа P этой схемы подводится на вход первого одноразрядного десятичного сумматора Пi-1. Этим достигается прибавление "1" к младшему разряду при сложении в обратном коде.
Получившиеся на выходах одноразрядных десятичных сумматоров значения пропускаются через преобразователи, и на их выходах получаются значащие разряды искомого числа (суммы). Знак суммы вырабатывается «схемой, учитывающей знак суммы» (SM).
Знак суммы, а также знаки входных чисел, поступают на «схему, фиксирующую переполнение» (Пер).
2.4. Устройство управления многоразрядным сумматором
Для правильного функционирования полученной схемы трехразрядного десятичного сумматора необходимо зафиксировать величины, которые участвуют в сложении, величину полученного результата и признаки результата. Это можно сделать, используя входные и выходные регистры и регистр признаков. Однако, кроме регистров, необходимо устройство, которое будет синхронизировать работу этих регистров и осуществлять остановку после получения результата.
Это устройство вырабатывает 4 синхроимпульса с различными временными задержками между ними (СИ1, СИ2, СИ3 и СИ4). Первый импульс позволяет записать два операнда во входные регистры. Как только эта информация будет записана, величины появляются на входах сумматора, и сумматор начинает производить обработку информации. Второй импульс позволяет записать информацию в выходной регистр, когда результат получен. Третий импульс позволяет получить в регистре признаков все признаки результатов. И четвертый импульс останавливает процесс вычислений. Между импульсами существуют временные интервалы, во время которых обрабатывается информация.
Регистры входов и выхода имеют одинаковую структуру и строятся на синхронных двухтактных J-K триггерах с асинхронными установочными входами R и S. Каждый регистр содержит по 13 триггеров (12 значащих двоичных разрядов и 1 знаковый).
На вход J триггера подается информационный бит. На вход K — инверсия информационного бита. При подаче единицы на вход J и нуля на вход K триггер устанавливается в единичное состояние. При подаче нуля на вход J и единицы на вход K триггер устанавливается в нулевое состояние. Такой принцип используется при проектировании триггеров в регистре признаков.
На синхровход C подается синхросигнал от распределителя сигналов (для регистров входов СИ1, для регистра выходов СИ2). По синхросигналу информация заносится в триггер.
На инверсный вход R подается сигнал НУ (начальная установка) для перевода триггера в нулевое состояние.
Функциональная схема регистров показана на рисунке 2.4.1.
Рис. 2.4.1. Логическая схема регистров.
Регистр признаков хранит информацию о результате работы устройства. Регистр состоит из 4 триггеров. Первый дает единицу, если результат отрицательный, второй — если положительный, третий — если равен нулю, четвертый — если произошло переполнение (при этом первые три триггера блокируются). Входными сигналами для первых двух триггеров является знак результата. Для триггера равенства результата нулю необходимый входной сигнал получается на комбинационной схеме, которая вырабатывает сигнал единицы, когда все значащие разряды (двоичные) результата равны нулю. Входным сигналом четвертого триггера является сигнал с выхода схемы переполнения.
Для блокировки первых трех триггеров в случае переполнения на входы J этих триггеров следует также подать инверсию сигнала со схемы, фиксирующей переполнение. На все четыре триггера на синхровходы C подается сигнал СИ3 от распределителя сигналов. На инверсные входы R подается сигнал НУ для перевода триггеров в начале выполнения операции в нулевое состояние.
Функциональная схема регистра признаков изображена на рисунке 2.4.2.
Рис. 2.4.2. Логическая схема регистра признаков.