Порядок виконання роботи

Використовуючи плату П4 і технологічні карти IV – 1,

IV – 2, IV – 3 дослідити та проаналізувати роботу комбінаційних логічних пристроїв:

- дешифратора;

- мультиплексора;

- демультиплексора;

- перетворювача кодів.

Зробити висновки про виконану роботу.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1 Поясніть призначення та принцип роботи дешифраторів і шифраторів.

2 Поясніть принцип роботи та призначення мультиплексорів та демультиплексорів.

3 Поясніть принцип роботи перетворювача кодів.

4 Приведіть приклади практичного використання основних комбінаційних логічних пристроїв.

Лабораторна робота № 5

Дослідження чотирирозрядного

Паралельного суматора

Мета роботи

Вивчити будову та принцип роботи чотирирозрядного паралельного суматора.

Основні теоретичні відомості

На рисунку 5.1 показане умовне позначення комбінаційного паралельного чотирирозрядного двійкового суматора (ІМС типу 155ИМ3). Входи А і В служать для подачі розрядів чисел, S_i – виходи розрядів суми чисел, і – номер розряду, Р0 – вхід переносу, Р3 – вихід переносу. Входи А0, В0 і Р0 мають однакову “вагу”, яка дорівнює 1.

Рисунок 5.1 – Умовне позначення паралельного чотирирозрядного двійкового суматора 155ИМ3.

Комбінаційний суматор може використовуватися не тільки для додавання, але і для віднімання чисел із знаком. Для виконання віднімання в додаткових кодах з допомогою суматора до від’ємника необхідно застосувати операцію додавання (що відповідає зміні знаку операнда на протилежний).

На рисунку 5.2 зображена схема чотирирозрядного пристрою сумування і віднімання двійкових чисел в додаткових кодах: – додатковий код операнда Х; – додатковий код операнда Y; – додатковий код результату (X3 i Y3) – знакові розряди операндів; S₃ – знаковий розряд результату).

Суматор SM виконує операцію ,

де і - додаткові коди операндів, які поступають на входи суматора.

Рисунок 5.2 – Схема пристрою додавання і віднімання двійкових чисел, представлених в додаткових кодах.

Якщо сигнал керування z = Р0, тоді коди операндів і передаються на входи суматора без зміни ( ; ) здійснюється сумування: .

Результат додавання в додатковому коді.

Якщо сигнал керування z=Р0=1, тоді відбувається інвертування значень всіх розрядів коду [Y]Д (виконується співвідношення ) і каналом переносу Р0 в молодший розряд додається одиниця: .

Враховуючи, що ;

Отримаємо

,

що відповідає операції віднімання.

Розглянемо виконання операції віднімання на прикладі:

–

Х = - 0.101

Y = - 0.011

S = - 0.010

На входи пристрою команди поступають в додаткових кодах

.

Після інвертування коду [Y] Д ( 0.010) і додавання одиниці одиниці до молодшого розряду отримаємо:

;

Додатковий код різниці [S]_Д знайдемо, як суму :

+

[Х] Д = 1.011

[–Y] Д= 0.011

___________

[S]_Д = 0.010

Отриманий код є додатковим кодом результату (– 0.010).

Послідовні (порозрядні) сумуючі пристрої мають порівняно низьку швидкодію. Вони використовуються у тих випадках, коли основним фактором при проектуванні є простота апаратурної реалізації. Числа, які додаються, вводяться, починаючи з молодших розрядів послідовно розряд за розрядом синхронно з тактовим сигналом. Сигнал переносу з виходу сумуючого пристрою затримується ще на один такт і сумісно з сигналами чергових розрядів операндів поступає на вхід комбінаційного однорозрядного суматора.

На рисунку 5.3 зображений послідовний суматор, в якому для затримки сигналу переносу Р1 на один такт використовується синхронний D – тригер.

Рисунок 5.3 – Послідовний двійковий суматор з використанням тригера затримки

При створенні послідовних двійкових суматорів використовують методи синтезу цифрових автоматів. Розглянемо використання цих методів на прикладі синтезу послідовного двійкового суматора з використанням JК – тригера.

На рисунку 5.4, а зображена структурна схема такого послідовного суматора. Сигналу переносу Р_і поставлено у відповідність внутрішній стан Q автомату (Р_і = Q; Р_і+1 = Q⁺). Автомат містить комбінаційну схему КС, яку необхідно синтезувати.

а) б)

в) г)

а – структурна схема; б – принципова схема;

в – таблиця переходів; г – карти Карно.

Рисунок 5.4 – Синтез послідовного двійкового суматора на JK-тригері:

Таблиця переходів і виходів автомата, а також відповідні значення функцій збудження J- i K- тригерів показані на рисунку 5.4,в. Мінімізація функції виходу S і функцій збудження J i K здійснюється за допомогою карт Карно, зображених на рисунку 5.4,г.

Перетворимо функцію S наступним чином:

Відповідна принципова схема послідовного суматора, реалізованого на JК – тригері (ІМС типу 155ТВ1) з використанням елементів неоднозначності зображена на рисунку 5.4, б.

Значення чергових розрядів чисел, що сумуються, поступають під час дії синхронізуючого імпульсу. В ці ж моменти формується вихідний сигнал S. Зміна станів тригера відбувається за спадом синхронізуючого імпульсу.