Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2007
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Комп’ютерна схемотехніка
Група:
КН
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра АСУ
Лабораторні роботи № 9
ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ СУМАТОРІВ.
з дисципліни
“Комп’ютерна схемотехніка”
Мета роботи: вивчення принципів побудови комбінаційних суматорів та дослідження їх роботи.
ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ
1.1.Комбінаційні суматори.
Функціональні вузли, що здійснюють арифметичне підсумовування (додавання) чисел називаються суматорами. У цифровій техніці додавання виконується в основному над двійковими
Числами (кодами). Додавання багаторозрядного слова за допомогою суматора здійснюється порозрядно з урахуванням переносу в сусідній старший розряд. Тому при побудові багаторозрядного суматора необхідно врахувати не лише появу переносу в деякому розряді, але й можливість одержання переносу від сусіднього молодшого розряду. Особливістю комбінаційних суматорів є відсутність пристроїв запам’ятовування і тому результат на виході у комбінаційних суматорів зникає зразу після припинення дії вхідних сигналів.
Для додавання двійкових чисел можуть застосовуватися як одно-, так і багаторозрядні суматори, сама процедура додавання може здійснюватись або послідовно, починаючи з молодшого розряду, або паралельно, коли всі розряди чисел додаються одночасно. Важливою ознакою паралельного суматора є спосіб організації переносу при додаванні. Розрізняють суматори з послідовним, паралельним та груповим переносом.
Як послідовні, так і паралельні суматори будуються на основі комбінаційного однорозрядного суматора, що складається з напівсуматорів.
1.1.1. Напівсуматор.
Напівсуматор – це пристрій (рис.1), що має два входи (для доданків a і b) і два виходи(суми S і переносу P), який призначений для додавання за правилами, що наведені в таблиці 1.
а) б) Табл.1
a
b
S
P
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
1
0
1
1
0
1
Рис.1 а) Функціональна схема напівсуматора;
б) Таблиця станів напівсуматора.
Рис.2 Структура схем напівсуматора.
З даної таблиці видно, що напівсуматор виконує додавання двох однорозрядних двійкових чисел з формуванням суми і переносу в наступний старший розряд. Формування суми і переносу в напівсуматорі відбувається згідно з виразами:
S= a ( b = a ( b;
P= a b
Відповідно до наведених виразів структура напівсуматора містить два логічні елементи і зображена на рис.2.
1.1.2. Повний суматор.
Повний суматор (рис.3) реалізує двох однорозрядних двійкових чисел з врахуванням переносу з молодшого розряду. Тому він має три входи ( ai, bi, Pi ) і два виходи (Si, Pi+1 ). Логіка роботи повного суматора наведена в таблиці 2, де ai, bi – доданки війкових чисел в i-му розряді;
Pi, Pi+1 – переноси відповідно з ( i-1)-го розряду в і-ий та з і-го в ( і-1)-ий розряд; Si – сума в і-тому розряді.
а) б) табл. 2
ai
bi
Pi
Si
Pi+1
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
Рис. 3 а) Функціональна схема повного суматора;
б) Таблиця станів суматора
Згідно з таблицею 2 робота повного суматора двійкових чисел описується такими логічними виразами:
( 1 )
( 2 )
За виразами ( 1 ), ( 2 ) можна побудувати повний суматор структура якого зображена на рис.4.
Рис.4 Структурна схема повного суматора
1.1.3. Паралельні суматори.
1.1.3.1. Паралельний суматор з послідовним переносом.
Паралельний суматор з послідовним переносом додає два багаторозрядні числа одночасно з послідовною передачею переносу, як це показано на рис.5.
На вході переносу молодшого розряду Р0 установлюють низький потенціал ( Р0= 0 ), бо до нього не поступає перенос. У процесі послідовного проходження переносу в кожному розряді суматора встановлюється кінцеве значення суми. Час спрацювання такого суматора рівний t=n(tсм1, де tсм1 – час спрацювання однорозрядного суматора.
Рис.5 Структурна схема паралельного
суматора з послідовним переносом
1.1.3.2. Паралельний суматор з паралельним переносом.
Для зменшення часу додавання застосовують суматори з паралельним переносом, в яких вхідний перенос кожного розряду вибирається незалежно від переносу сусіднього розряду. Для цього застосовують спеціальні схеми прискореного переносу. Принцип прискореного переносу полягає в тому, що для кожного двійкового і-го розряду додатково утворюються два сигнали: генерації переносу gi =aibi і поширення переносу hi=pi( ai ( bi ) . Сигнал gi виробляється схемою тоді, коли в кожному і-му розряді перенос відбувається внаслідок комбінації доданків аі і bi , а сигнал hi показує – передається отриманий у молодшому розряді сигнал переносу Рі далі чи ні.
Процес формування прискореного переносу у паралельному суматорі описується виразом:
Pi+1 = gi ( hiPi = gi ( hiPi-1 ( hihi-1Pi-2 ( … ( hihi-1…h2h1P0 ( 2 )
Хоч вираз для переносу дуже складний, з нього очевидно, що біт переносу в довільному розряді суматора принципово може бути сформованим відразу, як тільки визначиться біт переносу в молодшому розряді. Таким чином , за рахунок ускладнення схеми суматора за принципом паралельного переносу досягається більша швидкодія процесу додавання, ніж при послідовному переносі.
1.1.3.3. Паралельний суматор з груповим переносом.
Паралельний суматор з груповим переносом складається з n-розрядного суматора, що має k груп , в межах яких формування переносу здійснюється одночасно, без затримки від розряду до розряду.
Вхід переносу від молодшої групи є одним з доданків для формування переносу в чергові старші групи. Таким чином затримка формування переносу на виході суматора буде визначатися сумарною затримкою формування переносів у k групах. Порівняно з суматором з паралельним переносом у чистому виді у суматора з груповим переносом досягається більша швидкодія за рахунок паралельного переносу між групами у поєднанні з паралельним переносом всередині групи. Це найбільш швидкодіючі суматори у діапазоні розрядності (n=24(64.
1.2. Чотирьохрозрядний паралельний суматор ( К155ИМ3 ).
а)
Рис.6 Функціональна схема 4-х розрядного суматора К155ИМ3 а) генератор розрядів суми б) схема прискореного переносу в) умовне зображення мікросхеми
Умовне позначення мікросхеми К155ИМ3 і її цокольовка показана на рисунку 7. Суматор працює зі словами як додатньої (високий рівень – одиниця ), так і від’ємної (низький рівень – одиниця ) логіки. Додавання чисел здійснюється згідно рівняння:
Cn+20(A0+B0)+21(A1+B1)+22(A2+B2)+23(A3+B3) = 20e0+21e1+22e2+23e3+24Cn+1 ( 3 )
Рис 7. Умовне графічне позначення мікросхеми К155ИМ3
Мікросхема К155ИМ3 є чотирьохрозрядний паралельний суматор , що складається з генератора розрядів суми і схеми прискореного переносу ( рис.6. ).
Приклади додавання чисел мікросхемою показані в таблиці 3.
Таблиця3
Дані
на вході
Cn
A0
A1
A2
A3
B0
B1
B2
B3
(0
(1
(2
(3
C
n+1
Електр
рівень
H
H
B
H
B
B
H
H
B
B
B
H
H
B
Активиий рівень В
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
1
Активий рівень Н
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
0
Підготовка до лабораторної роботи.
Умовні позначення мікросхем (рис.7):
рис.7
Порядок виконання роботи:
2.1. Схема послідовного суматора для додавання 4-х розрядних двійкових чисел на базі мікросхеми К155ИМ3
рис.8
а) Схема комутації мікросхеми К155ИМ3 (рис.2) для виконання операції додавання (паралельний суматор).
б) За допомогою перемикачів SA1-SA8 забезпечуємо відповідні потенціали (“1”, “0”) значення відповідних розрядів 4-х розрадних чисел a і b, Cn – під’єднано до загальної шини (поч. перенос ┴ ). Одразу після подачі вхідних напруг на виході паралельного суматора встановиться результат, який можна спостерігати на 4-х світлодіодах VD0-VD3-VD4 перенос в наступний розряд. В даному випадку – 5 розряд. Свічення – “1”.
2.2. Схема послідовного суматора для додавання 4-х розрядних двійкових чисел на базі мікросхеми К155ИП2
Порядок роботи схеми:
Встановлення виходу Q Д-тригера ( мікросхема ДД2 155ТМ2 ) в стан “0”, який забезпечить для поч. розряду Cn=”0” (за допомогою перемикача SA3).
За допомогою перемикачів SA1 і SA2 встановлення значення першого розряду числа a і b.
За допомогою SA4 додаємо тактовий імпульсдля переносу/запису суми в регистр.
За 4 розряд ми отримаємо результат послідовного сумування 2-х чотирирозрядних чисел в регистрі ДД3ИР1: VD0 – 4 розряд суми; VD3 – 1 розряд суми; VD4 – збігання знаку переносу.
Виконання індивідуального завдання.
Число a – 4-розрядне двійкове число, яке відповідає порядковому номеру студента в деканатському журналі групи.
Число b – довільне 4-розрядне двійкове число.
Тому: a=1010 ;
b=0011.
Результат роботи суматора приведений на часовій діаграмі:
Висновок
В результаті виконання лабораторної роботи, я зрозумів з принципи побудови комбінаційних суматорів та дослідив їх роботу.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора