Крутчинский С.Г., Григорьев В.С. Цифровые устройства комбинационного типа - файл n1.doc

приобрести
Крутчинский С.Г., Григорьев В.С. Цифровые устройства комбинационного типа
скачать (2564.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2565kb.16.09.2012 05:25скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6

Таблица 6.1


Таблица истинности для функций S, P и W



строки

А7

В7

Р7

S

Р8

W

1

0

0

0

0

0

0

*2

0

0

1

1

0

1

3

0

1

0

1

0

0

4

0

1

1

0

1

0

5

1

0

0

1

0

0

6

1

0

1

0

1

0

*7

1

1

0

0

1

1

8

1

1

1

1

1

0


Сигнал переполнения W, как следует из табл. 6.1, определяется операцией "исключающее ИЛИ" сигнала переноса в знаковый разряд Р7 и сигнала переноса из знакового разряда Р8: W=P7P8. В микросхемах сумматоров обычно нет выхода для сигнала переноса Р7 в знаковый разряд. В этом случае сигнал переполнения W можно сформировать согласно выражению , полученному также на основе данных табл. 6.1. Отметим, что в микросхемах многих микропроцессорных комплектов, имеющих в своем составе АЛУ, предусмотрен выход для сигнала переполнения W (обозначение может быть и другим).

Структурная схема параллельного 8-разрядного сумматора (с последовательным переносом) двух целых чисел со знаком, представленных в дополнительном коде, приведена на рис. 6.1.

6.4. Многоразрядные сумматоры-вычитатели целых чисел со знаком

Сложение целых чисел со знаком, представленных в дополнительном коде, выполняется поразрядно на основе одноразрядных сумматоров без каких-либо дополнительных преобразований слагаемых. Операция вычитания, как уже было отмечено, сводится к операции сложения уменьшаемого А и вычитаемого с измененным знаком (–В2доп), т.е. А–В=А2доп+(–В2доп). Поскольку вычитаемое, представленное в дополнительном коде, в операции сложения участвует с измененным знаком, то по известному алгоритму (подразд. 6.1) необходимо найти дополнительный код отрицательного числа (–В2доп): (В2доп)доп=(В2доп)обр+1. Нахождение (В2доп)доп сводится к поразрядной инверсии значений разрядов кода вычитаемого (В2доп), т.е. к получению обратного кода (В2доп)обр и прибавлению 1 к его младшему разряду.


Рис. 6.1. Структурная схема 8-разрядного сумматора


двух целых чисел со знаком

Поразрядная инверсия кода вычитаемого (В2доп) может быть выполнена с помощью инверторов, устанавливаемых на всех входах В полных одноразрядных сумматоров. Однако вместо инверторов чаще на входах В устанавливают двухвходовые логические элементы "исключающее ИЛИ", на первый вход которых подается значение j-го разряда (Вj) кода вычитаемого В2доп , а на второй (управляющий) вход V – сигнал кода операции: V=0 – сложение и V=1 – вычитание.

Функция "исключающее ИЛИ" обладает интересным свойством (и не только одним): если V=0, то Yj=Bj (значение j-го разряда передается на выход Yj без изменения); если V=1, то (осуществляется инверсия значения j-го разряда).

Если сигнал V кода операции подать на вход переноса Р0 полного сумматора разряда единиц, то многоразрядный параллельный сумматор в зависимости от значения управляющего сигнала V можно использовать как сумматор при V=0 или как вычитатель при V=1.

Структурная схема 8-разрядного параллельного сумматора-вычитателя чисел со знаком, представленных в дополнительном коде, показана на рис. 6.2.



Рис. 6.2. Структурная схема параллельного 8-разрядного

сумматора-вычитателя целых чисел со знаком:

V – выбор операции; V=0 – сложение; V=1 - вычитание

Для учета кода операции (V) в логических выражениях признаков знака результирующей суммы (S), переноса Р=Р8 и переполнения W необходимо заменить В7 (знаковый разряд вычитаемого) на функцию :







В заключение отметим, что полный перечень арифметических операций обстоятельно рассматривается при изучении АЛУ микроЭВМ и микропроцессоров.
Контрольные вопросы и задания
1. Каким требованиям должна удовлетворять методика алгебраического сложения (вычитания) двоичных чисел со знаком?

2. В каких кодах представляются двоичные числа со знаком?

3. Какой разряд двоичного кода числа со знаком отображает знак числа?

4. Как представляются отрицательные числа в обратном и дополнительном кодах? Приведите пример представления любого отрицательного двухразрядного десятичного числа восьмиразрядным обратным и дополнительным кодами.

5. Сформулируйте методику сложения-вычитания чисел со знаком в дополнительном коде. Обсудите проблему получения некорректного (неправильного) результата суммирования.

6. Какими признаками ("флагами") состояний микропроцессора отображаются результаты арифметических операций?

7. Нарисуйте таблицу истинности для признаков S, P, W и результата операции сложения двух 8-разрядных чисел (S=S7 – признак знака, P=P8 – признак переноса, W – признак переполнения).

8. Нарисуйте структурную схему параллельного 8-разрядного сумматора с последовательным переносом двух целых чисел со знаком.

9. Нарисуйте структурную схему параллельного 8-разрядного сумматора-вычитателя двух целых чисел со знаком. Покажите, каким образом выбирается операция сложения (вычитания).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1990. 496 с.

2. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник. М.: Радио и связь, 1990. 304 с.

3. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. М.: Радио и связь, 1987. 352 с.

4. Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информа-ционно-измерительной аппаратуре. Л.: Энергоатомиздат, 1986. 320 с.

5. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства /Учебное пособие для втузов. – СПб.: Политехника, 1996. -885 с.

6. Букреев И.Н., Горячев В.И., Мансуров Б.М.. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. М.: Радио и связь, 1990. 416 с.

7. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника./ Учебное пособие. – СПб.: БХВ –Петербург. 2005. - 782 с.

8. Соловьев Г.Н. Арифметические устройства ЭВМ.М.: Энергия, 1978. 176 с.

9. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы: Учеб. пособие для вузов. П.: Энергоатомиздат, 1991. 592 с.

10. Лихтциндер Б.Я., Кузнецов В.Н. Микропроцессоры и вычислительные устройства в радиотехнике: Учеб. пособие. Киев: Выща школа. 1988. – 272 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

1. МУЛЬТИПЛЕКСОРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

1.1. Определение и назначение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

1.2. Синтез схем мультиплексоров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

1.3. Составные мультиплексоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

1.4. Увеличение числа информационных входов мультиплексоров . . . . . .

10

2. ШИФРАТОРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

2.1. Определение и назначение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

2.2. Синтез схем шифраторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

2.3. Приоритетные шифраторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

2.4. Увеличение числа входов шифратора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

3. ДЕШИФРАТОРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26

3.1. Определение и назначение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26

3.2. Синтез схем дешифраторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

3.3. Способы увеличения числа выходов дешифраторов . . . . . . . . . . . . . . .

31

4. ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

38

4.1. Определение и назначение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

38

4.2. Синтез схем демультиплексоров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39

4.3. Составные демультиплексоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41

4.4. Демультиплексоры (мультиплексоры) на основе двунаправленных ключей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


43



5. Арифметические сумматоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


47




5.1. Одноразрядные комбинационные сумматоры. . . . . . . . . .

48



5.2. Многоразрядные комбинационные сумматоры . . . . . .


53




5.2.1. Последовательные многоразрядные сумматоры . . . . . .

54



5.2.2. Параллельные сумматоры с последовательным

переносом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


55




5.2.3. Параллельные сумматоры с параллельным

(ускоренным) переносом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57




5.2.4. Параллельные многоразрядные сумматоры

с групповой структурой. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

61




5.3. Двоично-десятичные сумматоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

164




5.4. Накапливающие сумматоры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

69




6. Сложение и вычитание чисел со знаком. . . . . . . .

75




6.1. Двоичное представление чисел со знаком. . . . . . . . . . . . . .

75




6.2. Методика алгебраического сложения-вычитания чисел со знаком в дополнительном коде. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

79




6.3. Многоразрядные сумматоры целых чисел со знаком. . .

82



6.4. Многоразрядные сумматоры-вычитатели целых чисел

со знаком. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

83



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


87




Крутчинский Сергей Георгиевич

Григорьев Василий Савельевич


Цифровые устройства комбинационного типа
Учебное пособие

по курсу
Микропроцессорная техника в системах управления


Ответственный за выпуск
Редактор
Корректор

ЛР № 020565 от 22 июня 1997 г. Подписано к печати

Формат 64х84 1/16 Бумага офсетная

Печать офсетная. Усл. п.л. - Уч.-изд. л. –

Заказ № . Тир. 200 экз.

С

_________________________________________________________________
Издательство Таганрогского технологического института

Южного федерального университета

ГСП 17 А, Таганрог, 28, Некрасовский, 44

Типография Таганрогского технологического института

Южного федерального университета

ГСП 17 А, Таганрог, 28, Энгельса, 1


1   2   3   4   5   6


Таблица 6.1
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации