Файл: микры и вмсс вместе.doc

4. Типовые комбинационные схемы. Назначение, принципы построения, примеры использования.

Типовые узлы ЭВМ.

Удобной мат. Моделью при решении задач анализа и синтеза любой структурной единицы ЭВМ является цифровой автомат (любое устройтсво обработки информации в цифровом виде).

1. ЦА без памяти.

2. ЦА с памятью (конечные или последовательные).

Любой ЦА является дискретным уст-вом, т.е. входные и выходные сигналы изменяются в дискретные моменты времени. Для отображения этого факта надо использовать дискретное время.

КЛА

В них выходные сигналы в некоторый момент времени t_i однозначно определяются входными сигналами в совпадающие моменты времени. Для мат. Описания КЛС достаточно аппарата логики, при этом каждый выход КЛС описывается логической функцией, число аргументов которой равно числу логических форм.

, где x_j – логическая переменная, модулир. сигнал на i-том входе, y_j - на выходе. Чтобы определить логическую структуру КЛС достаточно рассмотреть каждый выход КЛС как независимую логическую функцию.Однако, минимизация отдельных выходов не гарантирует минимизацию КЛС в целом. Для поиска минимальной структуры КЛС надо учитывать зависимость между выходами КЛС.

1. Если лог. ф-ии имеют общие члены, то такие ф-ии можно упростить путем введения вспомогательных переменных.

, , .

Заменим . Быстродействие хуже, т.к. сначала считаетсяy, а потом все остальное. Увеличивается число последовательно соединенных ЛЭ.

2. Выражение одной логической функции через другую.

Пример. КЛС имеет два выхода.

,

Рассмотрим S как лог. ф-ию от 4-х переменных x,y,z и p. Из 16 наборов переменных 8 старших наборов явл. запрещенными, т.е они не могут иметь место в реальном устр-ве.

Цифровой компаратор, дешифратор, мультиплексор:

Компаратор: сравнение кодов.

Применение: делитель с переменным коэффициентом деления.

Дешифратор: устройство преобразует входной 2-ый код в в позиционный (десятичный)

П

ДС

Мультиплексор – демультиплексор(наоборот): объединяет несколько входов на один выход.

Применение: мультиплексированные линии адреса - данных.

Дешифратор относится к преобразователем кодов.

В зависимости от входного двоичного кода на входе дешифратора возбуждается одна и только одна из выходных цепей.

Двоичные шифраторы выполняют операцию, обратную по отношению к дешифратору. При возбуждении одного из входов шифратора на его на его выходе формируется двоичный код номер возбужденноё входной линии.

Мультиплексоры осуществляют подключение одного из входных каналов к выходному под управлением управляющего слова. Коммутаторы (устройства сравнения) определяют отношение между двумя словами.

5.Триггеры.

Триггер – элементарные автоматы, содержащие собственно элемент памяти(фиксатор) и схему управления. Фиксатор сроится на двух инверторах, связанных друг с другом накрест, так что выход одного соединяется со входа другого. Если на входе инвертора 1 имеется логический 0, то он обеспечивает на входе инвертора 2 логическую 1, то же согласование сигналов имеет место и для второго состояния, когда инвертор 1 находится в логической единице, а инвертор 2 в 0.

Такое соединение дает цепь с двумя устойчивыми состояниями.

Классификация триггеров проводится по признакам логического функционирования и по способу записи информации. По логическому функционированию различают триггеры типов RS,D,T,JK и др.

Кроме того, используются комбинированные триггеры, в которых совмещается одновременно несколько типов.

Триггеры типа RS имеют 2 входа – установки в единицу (S) и установки в 0 (R).

Триггеры типа D(задержка) имеет один вход. Его состояние повторяет входной сигнал, но с задержкой, определяемой тактовым сигналом.

Триггеры типа Т изменяет своё состояние каждый раз при поступлении входного сигнала. Имеет один вход и называется триггером со счётным входом или счётным триггером.

Триггер типа JK универсален, он имеет входы установки (J) и сброса (K) подобные входам триггера SR. В отличие от последнего допускает ситуацию с одновременной подачей сигналов на оба эти входа (J=K=1). В этом режиме работает как счётный триггер относительно третьего (тактового) входа.

В комбинированных триггерах совмещается несколько режимов.

По способу записи информации различают асинхронный и синхронный триггеры (не тактируемые и тактируемые)

В не тактируемых переход в новое состояние вызывается непосредственно изменением входных информационных сигналов.

В тактируемых, имеющих специальный вход, переход происходит только при подаче на этот вход тактовых сигналов.

По способу восприятия тактовых сигналов триггеры делятся на управляемые уровнем и управляемые фронтов.

Динамический вход может быть прямым и инверсным. Прямое динамическое управление означает разрешение на переключении при изменении тактового сигнала с нулевого значения на единичное, инверсное – при изменении тактового сигнала с единичного значения на нулевое.

Уравнение триггера:

JK: Qn = JQ  QK D: Qn = D

6.Регистры. Классификация, принципы построения, выполняемые функции, примеры использования.

Регистры –автоматы с памятью, которые обрабатывают инф-цию на уровне слов. Регистры относятся к интегральным схемам средней степени интеграции.

Регистры делятся на: параллельные, последовательные (сдвигающие), параллельно – последовател., посл. – параллельные, универсальные.

Все регистры предназначены для ряда операций над машинными словами. Регистры строятся на однотактных D- тригерах с динамическим управлением.

Параллельный двухразрядный регистр.

DI=D0ID1I D0=D0OD1O

В ЦВМ линии связи объединены в шины и магистрали, при этом различают шину адреса, шину данных и шину управления. Различают устр-ва подключенные к шинам параллельно. При этом возникает задача идентификации устр-ва владеющим выходом. Для подключнеия выхода устр-ва к общей шине используются интегральные схемы, имеющие выход с тремя состояниями, или с открытым коллктором(сток).

Ф-ции параллельных регистров:

-прием инф-ции

-хранение, если есть сброс

-выдача кодов, если параллельный регистр дополняется вых с 3 состояниями.

Регистр со сдвигом:

В каждом такте работы происходит Сдвиг на 1р вправо эквивалентен делению на 2,положит, а если в лево эквивалентен умножению на 2.

Парал. – последоват. регистр:

Наряду со входом сдвига имеет вход параллельной записи.

Универсальные регистры:

Обладают функциями парал и последоват регистров сдвига. Имеют сложную схему управления, внешние сигналы на входе которой определяют режим работы:

-хранение

-запись

-сдвиг вправо

-сдвиг в лево

Регистры сдвига исп-ся для преобразования параллельных входов в последовательные и последовательные в параллельные, в схемах умножения и деления.

Признак классификации регистра – способ приёма и выдачи данных: парал., последовательные (сдвигающие), параллельно – последовател., посл. – парал. и универсальные. Все регистры предназначены для ряда операций над машинными словами. Регистры строятся на однотактных D- тригерах с динамическим управлением.

В ЦВМ линии связи объединены в шины и магистрали, при этом различают шину адреса, шину данных и шину управления. При этом возникает задача Идентификации устр-ва владеющим выходом. Для подключнеия используется выход с тремя состояниями, или с открытым коллктором(сток).

Регистр с 3мя состояниями:

Если парал-ый рег дополнить вых-ми с 3 сост-ми то у него появится дополн микрооперация – выдача кода. Такие рег можно непосредственно нагружать на общие шины.

Регистр со сдвигом вправо:

Состоит из цепочки D-триггеров вых Q соед. Со входом D и т.д. DR-вход сдвига вправо.

Сдвиг вправо эквивалентен делению на 2,положит. Число – DR=0,отрицат – DR= 1

Это операция преобразования парал. кода в последоват.

Парал. – последоват. регистр:

Наряду со входом сдвига есть парал. взод.

Универсальные регистры:

Обладают функциями парал и последоват регистров. Имеют сложную схему управления, внешние сигналы на входе которой определяют режим работы.