Гласман К.Ф., Покопцева М.Н. Цифровые устройства и микропроцессоры (часть 1)
Подождите немного. Документ загружается.
КОМБИНАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА
81
3.3.6. Арифметико-логические устройства
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для
выполнения арифметических и логических операций над двумя
многоразрядными кодовыми словами данных. Тип выполняемой операции
определяется кодовым словом, поступающим на управляющие входы.
АЛУ является основным узлом центрального процессора универсальных
вычислительных машин и других систем обработки данных в цифровой
форме. Оно может насчитывать от одной до десятков ИС. Хотя АЛУ могут
выполнять многие функции, основные операции остаются главными.
Примеры ИС
:
К531ИК2П - 4-разрядное арифметико-логическое устройство
(выполняет 8 арифметических и 3 логических операции).
К155ИП3 - 4-разрядное арифметико-логическое устройство
(выполняет 32 арифметических и 16 логических операций).
К155ИП3 (рис.3.38) имеет 4x2 входов
30
AA
−
и для чисел
данных, над которыми выполняются арифметические (М=0) или
логические (М=1) операции. Тип операции определяется кодовым словом
выбора функции на входах
30
BB −
30
VV
−
. Результат арифметической или
логической операции - на выходах
30
FF
−
.
A2
C4
F0
K
P
G
F1
F2
F3
B0
V0
B2
V2
B1
V1
B3
V3
A0
A1
A3
C0
M
ALU
7
2
23
21
19
1
22
20
18
6
5
4
3
8
16
17
15
14
9
10
11
13
Рис. 3.38. Арифметико-логическое устройство
К155ИП3
Основной элемент АЛУ - 4-разрядный сумматор со схемой
ускоренного переноса. Для наращивания разрядности обрабатываемых
82
чисел используются вход
0
C
и выход
4
C
- переноса, а также выходы
генерации и распространения переноса и
G
P
. Выход (с открытым
коллектором) используется для определения равенства чисел
K
A
и
(
B 1=
K
, если в режиме вычитания при
1
0
=C
равны коды чисел). Для
организации ускоренного переноса при объединении нескольких АЛУ с
целью наращивания разрядности предназначена ИС К155ИП4.
ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОПРОЦЕССОРЫ. ЧАСТЬ 1
ЛИТЕРАТУРА
83
ЛИТЕРАТУРА
1. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и
схемы. Методы проектирования. –М.: Мир, 2001.
2. Новиков Ю., Скоробогатов П. Основы микропроцессорной техники:
Курс лекций. –М.: ИНТУИТ.РУ, 2003.
3. Белов А. Самоучитель по микропроцессорной технике. –М.: Наука и
техника, 2003.
4. Новожилов О.П. Основы цифровой техники: Учебное пособие. –М.:
Радио Софт, 2004.
5. Угрюмов Е. Цифровая схемотехника от логического элемента до
перспективных БИС/СБИС с программируемыми структурами. –СПб.:
БХВ – Петербург, 2004.
6. Бойко В. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства.
–СПб.: БХВ – Петербург, 2004.
7. Бойко В. Схемотехника электронных систем. Микропроцессоры и
микроконтроллеры. –БХВ – Петербург, 2004.
8. Нарышкин А.К. Цифровые устройства и микропроцессоры. –М.: Изд.
центр «Академия», 2004.
9. Уилкинсон Б. Основы проектирования цифровых схем. –Киев.:
Вильямс, 2004.
10. Фрике К. Вводный курс цифровой электроники. –М.: Техносфера,
2004.
11. Опадчий Ю.А. Аналоговая и цифровая электроника. Учебник для
ВУЗов. –М.: Горячая линия – Телеком, 2005.
12. Точчи Р. Уидмер Н. Цифровые системы. Теория и практика. –Киев.:
Вильямс, 2004.
13. Алексеева Л.А., Буль М.П., Гласман К.Ф., Покопцева М.Н..
Методические указания по выполнению лабораторных работ для
студентов специальности 201400 «Аудиовизуальная техника» по
курсу «Цифровые устройства и микропроцессоры». – СПб.:
СПбГУКиТ, 2002.
84
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………. 3
1. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ И КОДЫ …………………………..….. 8
1.1. Системы счисления ……………………………………………. 8
1.2. Двоично-десятичные коды …………...………………………… 10
1.3. Унитарный код ………………………………………………….. 11
1.4. Код Грея …………………………………. …..………………… 11
1.5. Код Джонсона …………………………………………………… 12
1.6. Представление чисел со знаком ……………………………….. 13
1.7. Коды с обнаружением ошибок ………………………………… 16
1.8. Коды с исправлением ошибок …………………………………. 17
1.9. Форматы кодов ………………………………………………….. 20
2. БАЗОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ………………………………. 23
2.1. Логические элементы …………………………………………… 23
2.1.1. Основные логические функции ……………………………. 23
2.1.2. Составление логических функций ……………...…………. 25
2.1.3. Производные основных логических функций …………..... 26
2.1.4. Логические элементы как схемы временной селекции ...… 28
2.1.5. Логические состязания ……………………………………… 29
2.2 Триггеры …………………………………………………………... 30
2.2.1 Бистабильная ячейка …………………… ……………….... 30
2.2.2. Асинхронные и синхронные триггеры …………..……….. 32
2.2.3. Статический синхронный RS-триггер …………………….. 33
2.2.4 Статический синхронный D-триггер ……………………….. 34
2.2.5 Триггеры типа M-S ("ведущий-ведомый") …………………. 35
2.2.6. Динамический D-триггер ………………………………….. 38
2.2.7. Триггер Шмитта ………………………………………………. 41
2.3. Импульсные устройства на логических элементах ……………. 43
2.3.1. Интегральные схемы логических элементов
в линейном режиме …………………………………………. 43
2.3.2. Ждущие мультивибраторы ………………………………… 44
2.3.3. Автоколебательные мультивибраторы ……………………. 46
3. КОМБИНАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА …………………………… 48
3.1. Преобразователи кодов …………………………………………. 48
3.1.1. Шифраторы …………………………………………………. 48
3.1.2. Дешифраторы ……………………………………………….. 50
3.1.3. Дешифраторы - преобразователи двоично-
десятичного кода в код семисегментного индикатора ….. 54
3.1.4. Преобразователи двоичного кода в двоично-десятичный .. 56
3.1.5. Преобразователи двоично-десятичного кода в двоичный .. 58
3.1.6. Взаимное преобразование кода Грея и двоичного кода …. 60
ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОПРОЦЕССОРЫ. ЧАСТЬ 1
СОДЕРЖАНИЕ
85
3.1.7. Схемы контроля четности и нечетности ………………… 61
3.2. Мультиплексоры и демультиплексоры ………………………. 63
3.2.1. Мультиплексоры ………………………………………….. 63
3.2.2. Мультиплексор как универсальная комбинационная схема 66
3.2.3. Демультиплексоры ………………………………………… 69
3.3. Арифметические устройства …………………………………… 70
3.3.1. Компараторы ………………………………………………... 70
3.3.2. Одноразрядные сумматоры ………………………………… 73
3.3.3. Сумматоры с последовательным переносом ……………… 75
3.3.4. Сумматоры с параллельным переносом …………………… 76
3.3.5. Устройства для вычитания чисел ………………………….. 78
3.3.6. Арифметико-логические устройства ………………………. 81
ЛИТЕРАТУРА …………………………………………………………… 82