9-labaratoriya ishi Asosiy raqamli mantiqiy sxemalar Integral sxemalar

3 Arifmetik sxemalar

Umumiy maqsadlar uchun mikrosxemalardan arifmetik amallarni bajarish uchun ishlatiladigan kombinatorial sxemalarga o'taylik. Eslatib o'tamiz, kombinatsion kontaktlarning zanglashiga olib kirish holati kirish signallarining holatiga bog'liq, ammo arifmetik operatsiyalarni bajarish uchun ishlatiladigan sxemalar bu xususiyatga ega emas. Biz oddiy 8-bitli siljish davri bilan boshlaymiz, keyin adapter tuzilishini ko'rib chiqamiz va nihoyat har qanday kompyuterda muhim rol o'ynaydigan arifmetik mantiqiy asboblarni o'rganamiz.

Shift sxemalari

Biz ko'rib chiqadigan birinchi arifmetik kontaktlarning zanglash davri 8 kirishli, 8 ta chiqish siljish davri (3.14-rasm). Sakkizta kirish bitlari D 0, ..., D 7 chiziqlarida keltirilgan. Chiqish ma'lumotlari, kirish ma'lumotlari bir bit bilan o'zgartiriladi, S 0, ..., S 7 chiziqlariga keladi. Boshqaruv chizig'i C o'tish yo'nalishini aniqlaydi: 0 - chapga, 1 - o'ngga. Chap tomonga siljish 0 ga bit kiritiladi. Shunga o'xshab, o'ng siljish 0 ga 0 raqamini qo'shadi.

Bunday kontaktlarning zanglashiga olib borishini tushunish uchun, juft va AND (ikkita) eshiklarni ko'rib chiqing. Agar C = 1 bo'lsa, har bir juftlikning o'ng tomoni ochilib, tegishli bitni o'zidan o'tkazadi. To'g'ri va darvoza ushbu AND darvozasining o'ng tomonida joylashgan OR darvozasining kirishiga ulanganligi sababli, o'ng tomonga siljish sodir bo'ladi. Agar C = 0 bo'lsa, juftlikning chap va chap burchagi yoqiladi va keyin chapga siljish bo'ladi.

Summatorlar
Butun sonlarni qo'sha olmaydigan kompyuterni deyarli tasavvur qilib bo'lmaydi. Shunday qilib, qo'shimcha operatsiyalar oqimi har qanday protsessorning ajralmas qismidir. Bir xonali sonlarni qo'shish uchun haqiqat jadvali 3.15, a rasmda ko'rsatilgan. Bu erda ikkita natija mavjud: A va B kiritish parametrlarining yig'indisi va keyingi (chap) holatiga o'tish. Sum bit va tashish bitini hisoblash sxemasi 3.15, b rasmda keltirilgan. Bunday sxema odatda polusummator deb ataladi.

Yarim cummator ikkita ko'p bitli so'zlarning past tartibli bitlarini qo'shish uchun javob beradi. Biroq, so'zning o'rtasida bit qo'shib qo'yish yaramaydi, chunki u ushbu pozitsiyaga o'tishni amalga oshira olmaydi. Shuning uchun to'liq cummator kerak (3.16-rasm). Diagrammadan aniq bo'lish kerakki, to'liq cummator ikki yarim yarimcummator iborat. Agar A, B o'zgaruvchilarning toq soni mavjud bo'lsa, yig'indisi 1 ga teng bo'ladi va o'zgaruvchi kiritish 1 qiymatini oladi (ya'ni, agar o'zgaruvchilarning ikkalasi yoki ikkalasi ham biriga teng bo'lsa). Agar A va B lar bir vaqtning o'zida 1 ga teng bo'lsa (yoki OR darvozasiga chap kirish) yoki ulardan biri 1 va ko'chirish kiritish qiymati 1. Ikki yarim cummatorng ikkalasi ham yig'indilarni va ikkitasini tashkil qiladi.

Cummatorni qurish uchun, masalan, 16 bitli ikkita so'z uchun, 3.17, b. rasmda ko'rsatilgan sxemani 16 marta ko'paytirish kerak. Transfer chap tomonga bit bilan amalga oshiriladi. O'ng tarafdagi bit 0 ga ulanadi. Ushbu cummator o'tish adapteri deyiladi. 111-ga 111 ... 111-ni qo'shish yuk ko'tarish eng yuqorisidan chapgacha bitguncha ishlamaydi. Ushbu cummator ishlaydigan tezkor qo'shimchalar mavjud. Tabiiyki, odatda ularga ustunlik beriladi
Tezroq cummator misolni ko'rib chiqing. Biz 32 bitli cummator ikkiga bo'ldik: pastki 16 bit va yuqori 16 bit. Qo'shish boshlanganda, yuqori cummator hali ishlashni boshlay olmaydi, chunki u tashish qiymatini bilmaydi va pastki biriktirgichda 16 yig'ish tugaguncha uni o'rgana olmaydi.
Biroq, siz sxemaga bitta o'zgartirish kiritishingiz mumkin. Bitta yuqori cummator o'rniga siz mos keladigan qismni nusxalash orqali ikkita yuqori cummator olishingiz mumkin. Keyin skema uchta 16-bitli summatorlardan iborat bo'ladi: bitta pastki va ikkita yuqori 0 va U 1, parallel ravishda ishlaydigan. Perenoza sifatida 0 yig'indisi U 0 ga, va U 1 - 1 biriktiruvchiga o'tadi. Ikkala yuqori summatorlar ham pastki summator bilan bir vaqtning o'zida ishlay boshlaydi, ammo ikkita yuqori summatorlar to'plangan natijalardan bittasi to'g'ri bo'ladi.
16 ta pastki raqamni qo'shgandan so'ng, yuqori summatorga o'tkazilish qiymati ma'lum bo'ladi, shundan keyin to'g'ri javobni aniqlash mumkin. Bunday cummator ko'chirish uchun tanlangan cummator deyiladi. Har 16 bitli summatorni ikkita 8-bitliga ajratishingiz mumkin.