Теоретичні відомості. 1. Основні поняття

1. Основні поняття

Суматор - це електронний пристрій, що виконує арифметичне додавання кодів двох чисел. Суматори застосовуються й для виконання операції вирахування, але для цього здійснюються додаткові перетворення кодів чисел.

Залежно від системи числення розрізняють:

- двійкові суматори;

- двійково-десяткові;

-десяткові;

- і інші.

По кількості одночасно оброблюваних розрядів чисел, що складають, суматори бувають:

- однорозрядні;

- багаторозрядні.

По числу входів і виходів однорозрядних двійкових суматорів розрізняють:

- четвертьсуматоры (елементи "сума по модулі 2", тобто " що виключає АБО"), мають два входи для двох однорозрядних чисел й одним виходом, на якому реалізується їхня арифметична сума;

- напівсуматори, що характеризуються наявністю двох входів, на які подаються однойменні розряди двох чисел і двох виходів: на одному реалізується арифметична сума в даному розряді, а на іншому - перенос у наступний (більший старший розряд);

- повні однорозрядні двійкові суматори, що характеризуються наявністю трьох входів, на які подаються однойменні розряди двох чисел, що складають, і переносять із попереднього (більшого молодшого) розряду й двома виходами:

на одному реалізується арифметична сума в даному розряді,

а на іншому - перенос у наступний (більше старший розряд).

По способу подання й обробки чисел, що складають, багато розрядні суматори розділяються на:

- послідовні, у яких обробка чисел ведеться по черзі, розряд за розрядом на тому самому встаткуванні;

- паралельні, у яких доданки складаються одночасно по всіх розрядах, і для кожного розряду є своє встаткування.

Паралельний суматор у найпростішому випадку являє собою n однорозрядних суматорів, послідовно з'єднаних ланцюгами переносу.

По способу виконання операції додавання виділяються два типи суматорів:

- комбінаційний суматор, що виконує мікрооперацію "S=A+B", у якому результат видається в міру його утворення;

- нагромаджуючий суматор, на вхід якого операнди подаються

послідовно з деякою затримкою.

2. Використовувані елементи програми EWB.

1) Voltage Source. За допомогою цього джерела на вхід тригерів і логічних елементів подається логічна одиниця.

2) Перемикач (Basic->Switch). Перемикання виробляється натисканням на клавішу, зазначену в дужках над цим елементом.

3) Логічний елемент "І" (Logic gates->2-Input AND gate).

4) Логічний елемент "АБО" (Logic gates->2-Input OR gate).

5) Тригер типу D (Digital->D Flip-Flop)

6) Світоіндикатор (Indicators->red Prob). При подачі на цей елемент логічної одиниці світодіод загоряється червоними кольорами.

7) Джерело прямокутних сигналів (Sources->Clock).

Виконує функцію синхронізатора, що забезпечує одночасність подачі сигналів на входи тригерів.

8) Універсальний J-K тригер.

9) Універсальний J-K тригер з настановними входами.

10) Семисегментний цифровий індикатор.

11) Однорозрядний напівсуматор.

12) Однорозрядний повний суматор.

Завдання для студентів

2.1. Досліджувати роботу однорозрядного напівсуматора по таблиці істинності:

a	b	p	s

Зібрати однорозрядний напівсуматор на елементах "Що виключає АБО” та „І”

Повторити дослідження, використовуючи бібліотечний напівсуматор:

Для одночасної подачі двох чисел треба передбачити керування двома групами вимикачів: для установки кодів даного розряду й другого послідовного вимикача для подачі розрядів на вхід напівсуматора.

2.2. Досліджувати роботу повного однорозрядного суматора по таблиці істинності:

a	b	p	P	S

Зібрати схему повного суматора із двох напівсуматорів, зібраних у п. 2.1.

Повторити дослідження з бібліотечним повним суматором.

2.3. Зібрати чотирьохрозрядний паралельний суматор і досліджувати його роботу.

Для одночасної подачі кодів двох доданків використати схему, подібну п.2.1., додавши групи вимикачів установки коду першого доданка й групи вимикачів установки коду другого доданка.

Представити у звіт по роботі зібрані схеми суматорів.

2.4. Зібрати чотирьохрозрядний паралельний суматор і досліджувати його роботу для вирахування чисел. Для цього організувати подачу розрядів доданка у зворотному коді і організувати ланцюг кругового переносу з виходу суматора старшого розряду на вхід молодшого розряду.

2.5. Порядок проведення дослідження роботи

суматорів.

2.5.1. Перевірити роботу суматора при додаванні й вираховуванні декількох пар чотирьохрозрядних чисел.

2.5.2. Зібрати трьохрозрядну схему інкрементора й декрементора. Продемонструвати роботу зібраних схем. На виході інкрементора подаване число повинне збільшитися на одиницю.

2.6. Завдання для самостійної роботи.

Проаналізувати роботу універсального суматора-вираховувача. Пояснити призначення логічних елементів "що виключає АБО".

Нижче приводиться одна з моделей універсального суматора-вираховувача.

3. Дати відповідь на контрольні питання.

3. Контрольні питання

1. Призначення входу й виходу переносу в повних суматорах.

2. Як виконується операція вирахування з використанням суматорів?

3. Поясніть на прикладах принцип роботи суматора додаткового коду й зворотного коду.

4. Які технічні рішення дозволяють прискорити роботу комбінаційних суматорів?

Лабораторна робота № 6

Тема: Моделювання роботи арифметико-логічного пристрою за допомогою програми аналізу електронних схем Electronic Workbench

Мета: Ознайомлення c можливостями моделювання роботи арифметико-логічного пристрою (АЛУ). Дослідження роботи АЛУ на прикладі виконання арифметичних і логічних операцій

Обладнання та програмне забезпечення: ПК, програма аналізу електронних і логічних схем Electronic Workbench

Дата добавления: 2015-07-11