Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра АСУ
Лабораторна робота №3
“Суматори”
Мета роботи – вивчення принципів побудови комбінаційних суматорів та дослідження їх роботи.
Загальні положення.
Комбінаційні суматори.
Функціональні вузли, що здійснюють арифметичне підсумовання (додавання) чисел називаються суматорами. Уцифровій техніці додаваня 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 молодшлгл розряду. Особливістю комбінаційних суматорів є відсутність пристроїв запам’ятовування і тому результат на виході комбінаційних суматорах зникає зразу після припинення дії вхідних сигналів.
Для додавання двійкових чисел можуть застосовуватися як одно-, так і багаторозрядні суматори, сама процедура додавання може здійснюватися або послідовно, починаючи з молодшлгл розряду, або паралельно, коли всі розряди чисел додаються одночасно. Важливою ознакою паралельного суматора є спосію організації переносу при додаванні. Розрізняють суматори з послідовним, паралельним та груповим переносом.
Однорозрядний суматор складається з напівсуматорів.
Напівсуматор.
Напівсуматор – це пристрій, що має два входи (для доданків а і б) і два виходи (суми і
переносу Р), який призначений для додавання за правилами, що наведені в таблиці (1).
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:
Рис.2 Структурна схема напівсуматора
Відповідно до наведених виразів сируктура напівсуматора містить два логічні елементи і зображена на рис.2
Повний суматор (рис.3) реалізує додавання двох однорозрядних двійкових чисел з врахуванням переносу з молодшого розряду. Тому він має три входи і два виходи. Логіка роботи повного суматора наведенр в таблиці 2.
Згідно з таблицею 2, робота повного суматора двійкових чисел описується такими логічними виразами:
(1)
(2)
За виразами (1) і (2) можна побудувати повний суматор, структура якого зображена на рис.4
Рис. 4 Структурна схема повного суматора
Паралельні суматори.
Паралельний суматор з послідовним переносом. Він додає два багаторозрядні числа одночасно з послідовною передачею переносу, як це показано на рис.5
На вході переносу молодшого розряду Ро установлюють низький потенціал (Ро=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=nхtсм1, tсм1 – це час спрацювання однорозрядного суматора.
Паралельний суматор з паралельним переносом. Застосовується для зменшення часу додавання. В них вхідний перенос вибирається незалежно від переносу сусіднього розряду. Принцип прискореного переносу полягає в тому, що для кожного двійкового і-того розряду додатково утворюються два сигнали: генерації переносу і поширення переносу. Процес формування прискореного переносу у паралельному суматорі описується виразом:
Pі+1=GіVhіPі (2)
Звідси очевидно, що біт переносу в довільному розряді суматора принципово може бути сформованим відразу, як тільки визначиться біт переносу в молодшому розряді.
Паралельний суматор з груповим переносом. Він складається з n-розрядного суматора, що має k груп, в межах кожної з 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. 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 діапозоні розрядності n=24-64.
Чотирьохрозрядний паралельний суматор (К155ИМ3).
Мікросхема (К155ИМ3) є чотирьохрозрядний паралельний суматор, що складається з генератора розрядів суми і схеми прискореного переносу (рис.6) Умовне позначення мікросхеми (К155ИМ3) і її цокольовка показана на рис.7 Суматор працює зі словами як додатньої (високий рівень – одиниця), так і від’ємної (низький рівень – одиниця) логіки.
Приклади додавання чисел мікросхемою показані в таблиці 3.
Табл. 3.
Дані на вході
Сn
A0
A1
A2
A3
B0
B1
B2
B3
Елект.рівень
H
H
B
H
B
B
H
H
B
B
B
H
H
B
Активний рівень В
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
1
Активний рівень Н
1
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
0