Конспект лекций по СК (военная кафедра).

Конспект лекций по СК (военная кафедра)



З А Н Я Т И Е 2
Т Е М А 1: Комбинационные узлы цифровых ЭВМ.
У Ч Е Б Н Ы Е В О П Р О С Ы:
Введение
1. Дешифраторы и шифраторы.
2. Схемы сравнения.
3. Схемы переключателей.
4. Схемы преобразователей.
5. Одноразрядные сумматоры.
6. Одноразрядный вычитатель.
Заключение
У Ч Е Б Н Ы Е Ц Е Л И: Изучить назначение, классифика
и принцип работы шифраторов, схем сравнения, преобразователей
сумматоров и вычитателей.
Воспитательные цели:
Материальное обеспечение: техника и вооружение.
Литература: " Основы вычислительной техники "
МВИЗРУ Жеребятьев, Мищенко, Пальчиков.


1. Организационно - методические указания:
- Перед занятием проверить наличие студентов;
- Осуществляется текущий контроль знаний студентов методом;
устного опроса без выставления оценок, чтобы оценить их
подготовленность к восприятию материала;
- Сообщается тема, учебные вопросы и цели занятия.

2. Перечень отрабатываемых учебных вопросов и методика проведения занятий.

1. Дешифраторы и шифраторы.

Дешифраторы и шифраторы используются для преобразования информации и формы ее представления в цифровых системах.

Дешифраторы.

Дешифраторы предназначены для преобразования двоичного кода в иной код. Они имеют n входов и Мє2n выходов. При числе выходов М=2n дешифраторы называются полными, при меньшем числе неполными. У полных дешифраторов каждой комбинации значений входных переменных ставится в соответствие напряжение логической единицы (нуля) на одном из его выходов. У неполных дешифраторов имеются избыточные комбинации, к которым выходы "безразличны" или их состояние неопределено.
К неполным относится, например, дешифратор двоичнодесятичного кода в десятичный (4 входа двоичного кода и 10 выходов на которых устанавливается 0 или 1).
Входы дешифратора помечаются десятичными числами, изображающи ми двоичные веса, выходы-десятичными изображениями соответству ющих кодовых комбинаций.

Рис. 1.2.1

x2 x1 x0 y0 y1 y2 . . . y7
0 0 0 1 0 0 0
0 0 1 0 1 0 . . . 0
0 1 0 0 0 1 . . . 0
. . . . . . . . . . . . . .
В зависимости от способа реализации функций выхода Yi различают дешифраторы одноступенчатые (линейные) и многоступенчатые. Последние, в свою очередь, подразделяются на пирамидальные и прямоугольные.
При синтезе линейных дешифраторов каждое логическое выражение Yi реализуется отдельно. Для рассматриваемого примера необходимо иметь три инвертора и восемь трехвходовых конъюнкторов.
Линейные дешифраторы просты, экономичны и имеют высокое быстродействие. Однако при большой разрядности входного кода, превышающей максимальное число входов ЛЭ (обычно 8), схема дешифратора значительно усложняется. В таком случае предпочтение отдается многоступенчатым дешифраторам.
В пирамидальных дешифраторах конъюкция над переменными Xi выполняется не одновременно, а последовательно с помощью нескольких ступеней. Главным достоинством такого дешифратора является возможность построения на ЛЭ с малым числом входов. Но он существенно проигрывает в колличестве ЛЭ и, следовательно, в потребляемой мощности. Они уступают линейным DC также по быстродействию. Не находят широкого применения.
При большой разрядности входного кода предпочтение отдается прямоугольным дешифраторам.
Пример прямоугольного дешифратора для 4-х разрядного входа. Первая ступень образована двумя линейными дешифраторами на два входа, а дешифратор второй ступени содержит набор (матрицу) 4*4 конъюкторов.

Рис. 1.2.2

Шифраторы.

Шифраторы предназначены для выполнения операций обратных операциям дешифраторов. Они преобразуют различные коды разрядами которых являются двоичные переменные, в двоичный код.
Таблица иллюстрирует логику работы шифратора пятеричного кода.
x4 x3 x2 x1 x0 y2 y1 y0 y2= x4 U x4 x3
1 * * * * 1 0 1 y1= x4 x3 x2 U x4 x3 x2 x1
0 1 * * * 1 0 0 y0= x4 U x4 x3 x2 U x4 x3 x2 x1

Такая схема является приоритетной. В ней выходной код определяется старшим значащим разрядом входного кода и не зависит от значений переменных более младших разрядов.
Шифраторы в интегральном исполнении кроме информационных выводов имеют дополнительные выводы позволяющие расширить функциональные возможности микросхемы.
Пример КМ555ИВ1 вход Е разрешающий рабо