Сумматоры

Сумматоры – это комбинационные устройства, выполняющие арифметическое суммирование кодов чисел.

Таблица истинности одноразрядного сумматора имеет вид.

pi	ai	bi	Pi+1	Si

 

Логическое выражение, описывающее работу сумматоров, имеет вид.

Преобразуя с помощью правил булевой алгебры выражения для S_i и P_i+1, можно получить различные логические выражения, которым будут соответствовать разные варианты построения схем полных сумматоров.

Функциональная схема одноразрядного комбинационного сумматора, соответствуют вышеприведенным соотношениям, и имеют вид.

Условное графическое изображение указанной схемы имеет вид.

 

Параллельный многоразрядный сумматор может быть составлен из одноразрядных сумматоров, число которых равно числу разрядов слагаемых.

По характеру передачи переноса различают следующие виды сумматоров:

- с последовательным переносом;

- с параллельным переносом;

- с групповым переносом.

Схемы параллельного сумматора с последовательным переносом имеет вид.

 

Время распространения сигнала в таком сумматоре в худшем случае равно.

где n – число разрядов, а t - время формирования сигнала переноса в одном разряде.

Более высоким быстродействием обладают сумматоры с параллельным переносом. Формирование переноса в таких сумматорах выполняется на основе логического выражения, в котором перенос из i-го разряда является логической функцией значений слагаемых в предыдущем и i-ом разряде.

Затраты на оборудование при построении параллельных сумматоров большой разрядности оказываются настолько велики, что на практике параллельные сумматоры не применяются. Однако сами принципы параллельного переноса используются при построении сумматоров с групповым переносом.

Сумматоры этого типа представляют собой совокупность групп разрядов. При этом внутри группы перенос формируется как параллельный, а между группами перенос формируется как последовательный.

Такое сочетание принципов формирования переноса позволяет получать высокое быстродействие при умеренных аппаратных затратах.

Современные серии интегральных микросхем содержат микросхемы сумматоров и микросхемы формирования ускоренного переноса.

6.2 Тема 2: "Триггеры"

Триггер – это устройство, предназначенное для хранения одного двоичного разряда. Он может находиться в двух устойчивых состояниях, под которыми понимается ситуация, когда значение на выходе меняется только при некоторых комбинациях входных сигналов. Таким образом триггеры являются элементарной ячейкой памяти.

Триггер имеет два выхода – прямой Q и инверсный Q с чертой. Уровни напряжения на этих выходах определяют состояние триггера.

Входы триггера делятся на информационные и управляющие. Сигналы, подаваемые на информационные входы, определяют состояние триггера на выходе. Сигналы, подаваемые на управляющие входы, разрешают или запрещают перенос на выход триггера состояние информационного входа.

Триггеры классифицируются:

- по способу приема информации;

- по принципу построения;

- по функциональным возможностям.

По способу приема информации триггеры подразделяются на асинхронные и синхронные. Асинхронные триггеры воспринимают информационные сигналы и реагируют на них в момент их появления.

Синхронные триггеры реагируют на информационные сигналы только при наличии разрешающего сигнала на специальном управляющем входе C, называемым входом синхронизации. Синхронные триггеры, подразделяются на триггеры со статическим или динамическим управлением по входу C.

Триггеры со статическим управлением воспринимают информационные сигналы при подаче на синхровход логической 1 (прямой C-вход), или 0 (инверсный C-вход).

Триггеры с динамическим управлением воспринимают информационные сигналы при изменении сигнала на синхровходе от 0 к 1, или от 1 к 0.

По принципу построения триггеры со статическим управлением делятся на одноступенчатые и двухступенчатые. В двухступенчатых триггерах имеются две ступени запоминания информации. Вначале информация записывается в первую ступень, а затем переносится во вторую, и появляется на выходе.

По функциональным возможностям различаются:

- триггер с раздельной установкой состояний 0 и 1 (RS-триггер);

- триггер с приемом информации по одному входу D (D-триггер);

- триггер со счетным входом T (T-триггер);

- универсальный триггер с информационными входами J и K (JK-триггер).