3.Основні види комбінаційних цифрових пристроїв

 Цифровими комбінаційними пристроями називаються електронні пристрої, які реалізують логічні функції, і вихідний сигнал яких залежить тільки від сигналів на входах цього пристрою у даний момент часу. Цифрові комбінаційні пристрої використовуються як складові частини комп'ютерів, контролерів та інших цифрових пристроїв.

1.Шифратори застосовуються у системах переривання комп'ютерів, цифрових пристроях автоматичного керування, цифрових вимірювальних пристроях. Шифратори призначені для перетворення числа в одиничній позиційній системі числення у двійкове число. В одиничній позиційній системі числення натуральне число зображається одиницею у -ому розряді, у той час як у решті розрядів стоять нулі, наприклад число 5 зображається так 00010000, число 7 - 01000000. шифратор можна реалізувати за допомогою логічних елементів АБО-НІ (NOR) чи за допомогою логічних елементів І-НІ (NAND) Дешифратори застосовуються у пристроях керування центрального процесора, у системах електронної пам'яті для операцій з адресами, у цифрових контролерах     

2. Лінійні дешифрати, у нихдешифрація здійснюється за один при-йом одночасно всіма логічними елементами. Лінійні дешифратори мають найбільшу швидкодію і забезпечують найменшу затримку вихідного сигналу відносно вхідного. У той же час, зі збільшенням розрядності вхідного коду різко збільшується кількість логічних елементів, необхідних для реалізації, а також зростає навантаження кожного із входів.      Щоб зменшити кількість логічних елементів застосовують дешифратори із ступінчастою структурою - каскадні дешифратори. Матричний дешифратор із ступінчастою структурою- вхідний код поділений на дві частини: код рядка і код стовпчика. Перший ступінь дешифра­тора складається з двох частин і дешифрує код рядка і код стовпчика. На другому ступені дешифрується код елемента рядка чи стовпчика.   Пірамідальний дешифратор - це частковий варіант каскадного дешифратора, у якому на кож­ному етапі дешифрації додається один двійковий розряд.

3.Шифратори й дешифратори є частковими випадками більш загального класу комбінаційних цифрових пристроїв - перетворювачів кодів. Ці цифрові пристрої призначені для перетворення коду з однієї системи в іншу.  Обернений двійковий код, який застосовується у цифрових системах обробки інформації, можна отримати, якщо у прямому двійковому коді одиниці замінити нулями, а нулі одиницями.   Код Ґрея, у якого два сусідні значення відрізняються тільки одним розрядом, широко застосовуються в аналого-цифро­вих перетворювачах. Застосування коду Ґрея дає змогу скоротити тривалість перетворення, спростити кодувальні прстрої, а також істотно збільшити ступінь захисту від небажаних збоїв при переходах вихідного коду від одного зна­чення до іншого.      Код Джонсона характерний тим, що у кожному наступному значення кількість 1 у розрядах спочатку збільшується на одиницю, а потім, після заповнення 1 всіх розрядів числа, зменшується на одиницю. Код Джонсона відноситься до так званих циклічних кодів і широко застосовується для побудови спеціальних лічильників імпульсів.    У АЦП паралельної дії широко астосовується температурний код, у якому значення кодується кількістю 1, починаючи справа. До перетворювачів кодів належить також перетворювач двійкового позиційного коду у код семисегментного індикатора .який широко застосовується для відображення десяткових цифр у калькулято­рах та інших цифрових пристроях обробки інфрмації.     

4.Мультиплексор призначений для підключення на вхід каналу передачі інформації одного з вхідних сигналів. Кожному джерелу сигналу присвоюється порядковий номер - адреса джерела сигналу. До складу мультиплексорів входить дешифра­тор адреси, який за вхідним двійковим кодом формує сигнал, що підключає на вхід каналу передачі вибра­ний сигнал.   

5. У деяких цифрових пристроях необхідно здійснювати операцію, обернену мультиплексуванню, тобто демультиплексу­вання сигналів. Ця операція полягає у підключенні одного сигналу на вхід одного з каналів передачі інформації. Номер каналу, який є його адресою, формується за допомогою дешифратора адреси. Для застосування у демультиплексорів у синхронних пристроях вони мають синхронізуватися послідовністю імпульсів.

6.Суматори призначені для додавання двійкових чисел. Сума багаторозрядних чисел формується на основі однорозряд­ного додавання. Є    Однорозрядні суматори. , напівсуматори.     Під час додавання двох багаторозрядний двійкових чисел у кожному розряді крім двох однорозрядних доданків необхідно додавати також перенос із попереднього розряду- повний однорозрядний суматор.  Багаторозрядні суматори двійкових чисел будуються на основі повних однорозрядних суматорів, які зв'язані лініями переносу і виготовляються у вигляді однієї мікросхеми.      Додавати багаторозрядні двійкові числа можна за допомогою повного однорозрядного суматора послідовно, роз­ряд за розрядом, починаючи з наймолодшого і закінчуючи найстаршим, запам'ятовуючи розряди суми у регістрі зсуву, а перенос у старший розряд на спеціальному тригері переносу. Позитивною якістю такого послідовного суматорa є незначні апаратурні затрати, а негативною - мала швидкодія.      Для зменшення тривалості операції додавання застосовують паралельний багаторозрядний суматор, у якому кількість однорозрядних суматорів дорівнює кількості розрядів. Тривалість операції додавання визначається тривалістю поширення переносу з наймолодшого розряду до найстаршого і залежить від кількості розрядів. Такі паралельні суматори називаються суматорами з послідовним переносом.      Тривалість операції додавання можна істотно зменшити, якщо перенос поступатиме не послідовно, від одного роз­ряду до іншого, а одночасно на всі розряди. Комбінаційні пристрої, які формують перенос на всі розряди паралельно, називаються схемами прискореного переносу.           Щоб досягти компромісу між зменшенням тривалості операції додавання й апаратурними затратами, пов'язаними зі схемами прискореного переносу, застосовують суматори з груповим переносом, у яких розряди суматора ділять на кілька груп. Для кожної групи застосовують схеми прискореного переносу, а між групами розрядів застосовується послідовний перенос.

7. Комбінаційні суматори завдяки великій швидкодії застосовуються у різноманітних цифрових пристроях обробки інформа­ції, зокрема, на їх основі будуються пристрої множення двійкових чисел. Для перемножування двох чисел і можна число додати з самим собою разів за допомогою комбінаційного суматора. Тривалість операції множення у та­кому разі різко збільшується зі збільшенням кількості розрядів.      Щоб зменшити тривалість операції множення можна використати додавання за допомогою комбінаційних суматорів часткових добутків двох чисел( операції множення через часткові добутки, тобто добутки одного співмножника на розряди іншого).      Основна позитивна якість такого комбінаційного перемножувача - велика швидкодія, яка досягається ціною значних апаратурних затрат.