Физика атомного реактора Сопротивление материалов Математика решение задач Информатика Атомная энергетика безопасность Электротехника и электроника

Общий принцип действия и конструкции электрических машин Полупроводниковая электроника Трехфазный ток Принцип работы асинхронного двигателя Соединение нагрузки треугольником Полупроводниковые транзисторы


Сумматоры


Сложение. Одной из основных арифметических операций, выполняемых в ЭВМ, является сложение двоичных чисел. В качестве примера рассмотрим сложение двух четырехразрядных двоичных чисел: 0111 и 0101. В десятичной системе это числа 7 и 5. При сложении имеем

Как и для десятичных чисел, сложение начинают с меньшего разряда. Сложение двух единиц низшего разряда дает , но в двоичной системе получаются 0 в низшем разряде и перенос единицы во второй разряд. Таким образом, «сумма по модулю 2» в низшем разряде обозначается  и «перенос» . Аналогично во втором столбце сложения, отсчитываемом справа налево, имеем  и . В третьем столбце  и ; в четвертом и . В результате получаем число , записанное в двоичной системе как четырехразрядное число 1100.

Любое четырехразрядное число в двоичной системе записывается как сумма следующих членов: C323+C222 + C121 + C02° где коэффициенты  могут принимать значения 0 и 1. В рассматриваемом случае для двоичного числа, соответствующего полученной сумме 1100, имеем: С3=1, С2=1; С, = 0 и С0 = 0. В результате .


20.1 сурет  20.2 сурет

Полусумматор. Простейшей арифметической операцией в ЭВМ является сложение двух одноразрядных чисел, принимающих два возможных значения: 0 и 1. Эта операция выполняется в устройстве, называемом полусумматором (рис. 20.1,а). Суммируемые одноразрядные числа в виде логических уровней напряжения А и В подаются на входы логических элементов «Исключающее ИЛИ и И». На выходе элемента Исключающее ИЛИ получается сумма по модулю 2 , равная нулю, когда А = В = 0 а также когда А = В=1. При А = 1 и В = 0 или А = 0 и В=1 =1. Выход элемента И называется «переносом» и обозначается буквой Р. При А = В = 0; А = 1 и В = 0; А = 0 и В=1 перенос Р=0. При А= В=1 перенос Р=1, что соответствует переносу единицы в следующий разряд. Нетрудно убедиться, что сумма по модулю , а перенос Р = АВ. На рис. 20.1 б приведено условное обозначение полусумматора.

Полный сумматор. При сложении двух многоразрядных двоичных чисел только в младшем разряде складываются два числа. В остальных разрядах складываются три числа: два слагаемых и перенос из суммы чисел предыдущего разряда.

На рис. 20.2 а приведена структурная схема полного сумматора, составляемая из двух полусумматоров и элемента ИЛИ. На рис. 20.2б приведено условное обозначение полного сумматора.

Четырехразрядный сумматор. Четырехразрядный сумматор показан на рис. 20.3. Он позволяет складывать 2 четырехразрядных двоичных числа.

Вычитание. Арифметическую операцию вычитания двух чисел можно свести к операции сложения. Действительно, АВ=(АС)+(СВ). Поэтому в ЭВМ часто применяют следующий порядок вычислений. Сначала вычитаемое число В, записанное в прямом двоичном коде, переводят в число, записанное в обратном коде, заменяя единицы нулями, а нули единицами. Например, число 5, записанное четырьмя знаками прямого двоичного кода: 0101. Обратный код этого числа 1010. Добавлением единицы это число переводят в запись дополнительным кодом. В результате дополнительным кодом числа 5 становится число 1011. Прибавление преобразованного таким образом в дополнительный код вычитаемого числа В к уменьшаемому числу А, записанному в прямом двоичном коде, эквивалентно операции вычитания АВ. Например, 75 = 0111 + 1011= (1)0010. Отбрасывая пятый (высший) разряд числа, заключенный в скобки, получаем число 0010= .


Рис. 20.3

Регистры

 Регистром называют устройство, предназначенное для записи и хранения дискретного «слова» двоичного числа или другой кодовой комбинации.

 Основные элементы регистра двоичные ячейки, в качестве которых применяются триггеры. Число двоичных ячеек определяется числом двоичных разрядов «слова» (длиной слова), на которое рассчитан регистр.

Описанный регистр может запоминать и выдавать информацию только в параллельных кодах, когда каждому разряду соответствует отдельная линия. Более экономична передача информации в последовательных кодах, когда используется одна линия для последовательной (во времени) передачи комбинации нулей и единиц. Для записи и хранения информации в последовательных кодах применяют сдвигающие (сдвиговые) регистры.

 На рисунке 21.1а,б приведены схема и условное обозначение сдвигающего регистра на –триггерах (–типа). Пусть требуется записать в регистр трехразрядное двоичное слово , имеющее разряды , . При  в триггер  вводятся  и . Поскольку –триггер с разделенными входами работает как синхронный –триггер, по окончании синхронизирующего (тактового) импульса (при переходе от  к ) на выходе триггера  появляется . Следовательно, по окончании первого тактового импульса , .

 


Рис. 21.1

Затем на информационный вход регистра поступает второй разряд  слова . При воздействии второго тактового импульса триггер  воспримет информацию с выхода первого триггера: , . По окончании второго тактового импульса , , а первый триггер воспримет входную информацию регистра и на его выходе , . Таким образом, произошел сдвиг информации из первого разряда регистра во второй; точно так же по окончании третьего тактового импульса , ,  и все слово записано в регистр.

 Считывать информацию из сдвигающего регистра можно либо в последовательном коде, либо в параллельном коде.

 Регистратор один из основных элементов ЭВМ и многих устройств автоматики и информационноизмерительной техники.

Контрольные вопросы

Объясните принцип работы регистров.

Основные элементы регистра

Резонанс напряжений Резонансом в цепях переменного тока, содержащих индуктивные и емкостные элементы, называется явление совпадения по фазе векторов тока и напряжения на входе цепи или на участке цепи, при этом cos = 1, = 0. Резонанс напряжений наблюдается в последовательном колебательном контуре.
Функциональная классификация интегральных микросхем