Upload
debra-sutton
View
50
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Złożone układy kombinacyjne. M@rek Pudełko Urządzenia Techniki Komputerowej. Układ kombinacyjny. Układ kombinacyjny to rodzaj układów cyfrowych charakteryzujący się tym, że stan wyjść zależy wyłącznie od stanu wejść. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Złożone układy kombinacyjne
M@rek PudełkoUrządzenia Techniki Komputerowej
Układ kombinacyjny• Układ kombinacyjny to rodzaj układów cyfrowych
charakteryzujący się tym, że stan wyjść zależy wyłącznie od stanu wejść.
• Stan wyjść opisują funkcje boolowskie. W układach kombinacyjnych nie występuje sprzężenie zwrotne.
2
Podział układów kombinacyjnych
3
Układy kombinacyjne
Komutatory Konwertery kodów Bloki arytmetyczne
Multiplekser
Demultiplekser
Koder
Dekoder
Sumator
Komparator
ALUTranskoder
Układ kontroli parzystości
4
• Kontrola parzystości ma na celu sprawdzenie poprawności przesyłu danych. Polega na dodaniu dodatkowego bitu kontrolnego.
• Najczęściej jest to bit parzystości. Urządzenie zlicza wszystkie bity wiadomości i dodaje taki bit, by suma była parzysta.
• Jeżeli liczba jedynek jest nieparzysta dodaje 1• Jeżeli liczba jedynek jest parzysta dodaje 0
• Przykład• Wiadomość 101111012 ma parzystą liczbę jedynek, więc bit parzystości
wynosi 0. Wiadomość z dołączonym bitem parzystości to 1011110102.• Wiadomość 011100112 ma nieparzystą liczbę jedynek, więc bit
parzystości wynosi 1. Wiadomość z dołączonym bitem parzystości to 0111001112.
Układ kontroli parzystości
5
Bramka trójstanowa
6
Bramka trójstanowa
7
Wejście Enable Wyjście
0 0 0
1 0 1
X 1 Z
Enable – wejście blokująceX – dowolny stanZ – stan wysokiej impedancji
Bramka trójstanowa• Bramka trójstanowa umożliwia odizolowanie
układów elektronicznych od siebie. Pełni rolę elektronicznego wyłącznika.
• Oprócz dwóch stanów 0 i 1 pojawia się nowy stan z – wysokiej impedancji.
• W praktyce po włączeniu trybu blokowania pojawia się stan wysokiej impedancji, co praktycznie izoluje obwody.
8
Komutatory
9
Multiplekser• Multiplekser służy do wyboru sygnału jednego z kilku
dostępnych wejść i przekazania go na wyjście.• Posiada k wejść informacyjnych, n wejść adresowych i
jedno wyjście y. Posiada też wejście sterujące działaniem układu oznaczane S (wejście strobujące)
• Działanie multipleksera polega na przekazaniu wartości jednego z wejść xi na wyjście y. Numer i wejścia jest podawany na linie adresowe a0... an-1.
10
Multiplekser
11
Demultiplekser• Demultiplekser służy do przekazania sygnału wejściowego na
jedno z kilku dostępnych wyjść.• Demultiplekser posiada jedno wejście x, n wejść adresowych oraz
k wyjść (zazwyczaj k=2n).• Wyjście jest określane przez podanie jego numeru na linie
adresowe a0... an-1. Na pozostałych wyjściach jest stan zera.
• Jeśli na wejście strobujące (blokujące, ang. strobe) S podane zostanie logiczne zero, to wszystkie wyjścia yi przyjmują zero.
12
Demultiplekser
13
Konwertery kodów
14
Koder
• Koder to układ zamieniający kod 1 z k na naturalny kod binarny.
• Koder posiada k wejść oraz n wyjść (k=2n).
• Koder priorytetowy − jest to układ w którym kodem wejściowym jest kod x z n oraz jest ustalony priorytet poszczególnych wejść.
15
Koder
16
Dekoder
• Dekoder zamienia naturalny kod binarny na kod 1 z k. działa odwrotnie do kodera.
• Dekoder posiada n wejść oraz k wyjść (k=2n). W zależności od ilości wyjść nazywa się go dekoderem 1zN.
17
Dekoder
18
Transkoder
• Transkoder zamienia dowolny kod cyfrowy (poza kodem 1 z N) na inny, dowolny kod cyfrowy (również z wyjątkiem kodu 1 z N).
• Transkoder posiada n wejść oraz k wyjść.
19
Transkoder
20
Układy arytmetyczne
21
Sumator• Sumator to układ dodający liczby dwójkowe.• Składa się z kaskady półsumatorów dodających
pojedyncze bity.• Przy dodawaniu większych liczb dodaje każdy bit
oddzielnie z uwzględnieniem przeniesienia.
22
Półsumator• Półsumator może dodawać dwa liczby jednobitowe. Bit
przeniesienia występuje tylko na jednym z wyjść.
23
X1 X2 S C
0 0 0 0
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 0 1
S – sumaC - przeniesienie
S – funkcja EX-ORC – funkcja AND
Jednostka arytmetyczno-logiczna• Jednostka arytmetyczno-logiczna (z ang. Arithmetic and Logical
Unit lub Arithmetic Logic Unit, ALU) to uniwersalny układ cyfrowy przeznaczony do wykonania operacji arytmetycznych i logicznych. Jest to podstawowy blok centralnej jednostki obliczeniowej komputera.
• Słowo „uniwersalny” oznacza, że zestaw operacji powinien być funkcjonalnie pełny, jeżeli za jego pomocą mamy zrealizować dowolny algorytm przetwarzania informacji.
• ALU nie posiada układów pamiętających, dlatego musi współpracować z pewnym zestawem rejestrów.– Rejestr przechowujący wyniki operacji to akumulator.– Rejestr flagowy zawiera cechy wyniku (np. przeniesienie bitu lub
przekroczenie zakresu).
24
Jednostka arytmetyczno-logiczna• ALU to układ pozwalający przeprowadzić proste operacje na
liczbach całkowitych.• ALU potrafi wykonać operacje arytmetyczne (jak dodawanie,
odejmowanie), operacje logiczne (np. Ex-Or) pomiędzy dwiema liczbami oraz operacje jednoargumentowe takie jak przesunięcie bitów, negacja.
• Zaletą użycia ALU jako jednego układu jest fakt, że przy niewielkiej liczbie bramek jest możliwe zrealizowanie wszystkich operacji z zestawu: dodawanie (z przeniesieniem i bez), odejmowanie (z przeniesieniem i bez), negacja liczby, zwiększanie i zmniejszanie o 1, AND, OR, NOT, XOR.
25
UCY 74181• S0-S3 – wejścia sterujące (pozwala wybrać
rodzaj operacji)• A0-A3 – pierwsza liczba
• B0-B3 – druga liczba
• F0-F3 – wynik operacji
• Cn – przeniesienie z poprzedniego układu
• Vcc – napięcie zasilania• GND – masa zasilania• M – wybór trybu pracy (matematyczny
lub logiczny)• Cn+4 - przeniesienie do następnego układu
• A=B – funkcja komparacji• P, G – wyjścia pomocnicze 26
Schemat wewnętrzny UCY 74181
27
UCY 74181
28
ALU
29
30