12806

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЦИФРОВОГО ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОГО КОМБИНАЦИОННОГО СУММАТОРА

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа № 7 ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЦИФРОВОГО ДВОИЧНОДЕСЯТИЧНОГО КОМБИНАЦИОННОГО СУММАТОРА Цель работы: Изучить принципы построения двоичнодесятичных комбинационных сумматоров. Краткие теоретические сведения Для построения двоичнодесятичного с

Русский

2013-05-03

924 KB

16 чел.

Лабораторная работа № 7

«ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЦИФРОВОГО ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНОГО КОМБИНАЦИОННОГО СУММАТОРА»

Цель работы: Изучить принципы построения двоично-десятичных комбинационных сумматоров.

Краткие теоретические сведения

Для построения двоично-десятичного сумматора комбинационного используют тетрадные (четырехразрядные) двоичные сумматоры. Структурная схема одного разряда комбинационного двоично-десятичного сумматора приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема одного разряда комбинационного

двоично-десятичного сумматора

Как видно из структурной схемы суммирование производиться в два этапа. На первом этапе выполняется двоичное сложение тетрад операндов. Далее проводиться анализ результата. На втором этапе к полученному результату добавляется корректирующий код, вырабатываемый на основе анализа схемой коррекции СК.

Примечание 1. В двоично-десятичном представлении десятичных чисел каждый десятичный разряд представляется в виде 4-разрядного двоичного кода. Далее эти 4-разрядные группы просто ставятся друг за другом, образуя единую цепочку. Например, десятичное число 234510 можно представить в двоично-десятичном коде как  0010  0011  0100  0101. Числа в таком представлении можно суммировать как двоичные, соблюдая при этом определенные правила.

Если полученная на первом этапе сумма ≤ 9, то схема коррекции СК вырабатывает корректирующий код «0000». При этом на выходе сумматора второй ступени SM2 получим такой же результат, как и на выходе сумматора первой ступени SM1. Если на выходе сумматора SM1 получим сумму ≥ 10, то схема коррекции СК вырабатывает корректирующий код «0110». Тогда на выходе сумматора SM2 получаем двоично-десятичное число (0 – 9), при этом в старший разряд передается сигнал переноса .

Так как знаки суммируемых операндов могут быть самые разные, то в режиме вычитания одно из чисел представляется в обратном коде.

Примечание 2. Обратный код числа формируется по следующему правилу: в знаковом разряде проставляется единица, а во всех остальных разрядах цифры заменяются на взаимно обратные.

Примеры сложения двух операндов  и  при разных сочетаниях знаков приведены в таблице 1.

Существуют сумматоры, содержащие в каждом разряде блок инвертирования одного из операндов (например, операнда ) и блок инвертирования кода суммы. Недостатком такого сумматора является то, что отрицательный операнд всегда надо пересылать на место операнда . Для того, чтобы этого избежать и сделать входы сумматора инвариантными (независимыми) от знаков операндов, было предложено в режиме вычитания выполнять операцию вида:

Таблица 1 – Примеры выполнения операций сложения

п/п

Пример выполнения операции

Комментарий

Операция вида  при А>0 и В>0

1.

Операция:

Операция сложения в прямых кодах

2.

Результат: +39

Коррекция не производится

Операция вида  при >

1.

Операция:

Выполняется инвертирование операнда  и суммирование. При сложении в младший разряд добавляется единица, если имеет место переполнение в старшем разряде.

2.

Коррекция:

Коррекция производится только в младшей тетраде с помощью корректирующего кода «1010», так как при наличии сигнала переноса из старшей тетрады отсутствует перенос из младшей тетрады.

3.

Результат: +07

При выполнении в младшей тетраде коррекции единица забывается.

Операция вида  при >

1.

Операция:

Выполняется инвертирование операнда  и суммирование.

2.

Коррекция:

Коррекция производится в младшей тетраде с помощью корректирующего кода «0110», так как отсутствует перенос из старшей тетрады и имеет место перенос из младшей тетрады.

3.

Инвертирование кода суммы:  0000 0111

4.

Результат: -07

После инвертирования кода суммы получаем результат.

Операция вида

1.

Операция:

Выполняется одновременное инвертирование операндов  и  и производится суммирование в обратных кодах.

2.

Инвертирование кода суммы:  0011  1001

Коррекция не выполняется.

3.

Результат: -39

После инвертирования получаем результат.

При этом одновременное изменение знаков операндов следует учитывать при определении знака суммы. Структурная схема такого двоично-десятичного комбинационного сумматора, входы которого инвариантны знакам операндов, приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Структурная схема двоично-десятичного комбинационного сумматора,

входы которого инвариантны знакам операндов

Каждый разряд такого сумматора (четыре двоичных разряда) содержит инвертор кода операнда ИК1i, входной сумматор SM1i, схему коррекции СКi, выходной сумматор SM2i, инвертор кода суммы ИК2i, схему И1i. Схема И2 служит для подачи единицы в младший разряд входного сумматора SM10 при сложении в обратных кодах при наличии сигнала переполнения в старшем разряде входного сумматора.

Два сумматора по модулю 2  М21 и М22, инверторы НЕ1 и НЕ2, схема И4 образуют знаковый узел управления, который по знакам операндов и сигналу переполнения П1ст старшего разряда входного сумматора вырабатывает сигнал управления блоками инвертирования кодов, схемами коррекции и определяет знак суммы.

При одинаковых знаках операндов  и  (положительных или отрицательных) суммирование производится в прямом коде. Если операнды имеют разные знаки, то знак суммы определяется соотношением величин операндов. Если из большего числа вычитать меньшее, то результат получается в прямом коде, и знак суммы положителен. Если из меньшего числа вычитать большее, то результат получается инвертированным, и знак суммы отрицателен. Признаком получения суммы в прямом коде является наличие сигнала переноса П1ст из старшего разряда по линейке входных сумматоров, то есть из SM1n-1. Признаком получения суммы в инвертированном коде является отсутствие сигнала П1ст.

Логика работы знакового узла управления сумматором описывается таблицей истинности (см. таблицу 2).

Таблица 2 – Таблица истинности работы узла управления сумматором

Входные сигналы

Выходные сигналы

Примечание

Зн. А

Зн. В

Пст

У1

У2

У3

У4

Зн. Σ

0

0

0

1

1

1

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

0

0

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

0

1

0

0

0

1

0

0

1

1

А+В>0

А–В<0

А–В>0

–А+В>0

–А+В<0

–А–В<0

Примечание 3. В таблице 2 не все наборы исходных сигналов имеют смысл и потому опущены. Например, при одинаковых знаках операндов код суммы не может получиться инвертированным.

Знак суммы определяется алгебрологическим выражением вида:

,

где  – операция суммирования по модулю два.

Отличительной особенностью схемы коррекции СК является то, что в ней не формируется сигнал межтетрадного переноса. Это связано с тем, что для построения линейки входных и линейки выходных сумматоров применены полные четырехразрядные двоичные сумматоры К155ИМ3. Поэтому цепи переносов по входному и выходному сумматорам разделены. В состав входных сигналов схемы коррекции кроме традиционных – выходного кода и межтетрадного переноса входного сумматора SM1i, – входит еще и сигнал межтетрадного переноса предыдущей тетрады выходного сумматора SM2i-1. Это вызвано тем, что если выходной код SM1i равен «1001» и имеет место межтетрадный перенос из SM2i-1, то в выходном сумматоре SM2i сформируется запрещенная кодовая комбинация «1010», а, следовательно, необходимо провести коррекцию путем прибавления кода коррекции «0110». Такая ситуация может возникнуть только при сложении операндов с одинаковыми знаками. Если операнды имеют разные знаки (режим вычитания), то в зависимости от комбинации сигналов переносов из старшей тетрады и из рассматриваемой используются два кода коррекции «1010» и «0110» (см. таблицу 1).

Схемы совпадения И1i замыкают цепи межтетрадных переносов по линейке выходных сумматоров в режиме сложения и размыкают в режиме вычитания.

Функциональные схемы блоков инвертирования кодов и схемы коррекции приведены соответственно на рисунках 3 и 4.

Порядок выполнения работы

  1.  Ознакомиться с методическими указаниями к лабораторной работе.
  2.  Изучить принципы построения комбинационных двоично-десятичных сумматоров.
  3.  Изучить структурную схему и принцип действия комбинационного двоично-десятичного сумматора, входы которого инвариантны знакам операндов.
  4.  Составить таблицу истинности схемы коррекции.
  5.  Для заданных двухразрядных чисел  и  провести аналитический анализ суммирования для четырех случаев:

  1.   ;   ;   ;   

  1.  и выполнить для каждого случая измерения, заполнив таблицы согласно прилагаемому примеру.
  2.  Составить отчет по данной лабораторной работе.

Рисунок 3 – Функциональная схема блока инвертирования кодов

Рисунок 4 – Структура схемы коррекции

Содержание отчета

Отчет должен включать:

  1.  Структурную схему и краткое описание двоично-десятичного комбинационного сумматора, входы которого инвариантны знакам операндов.
  2.  Структуру схемы коррекции и ее таблицу истинности.
  3.  Аналитический анализ и экспериментальное исследование работы сумматора для четырех случаев алгебраического сложения заданных двухразрядных десятичных чисел  и .
  4.  Вывод.

Контрольные вопросы и задания


Пример выполнения аналитического анализа и экспериментального исследования работы сумматора

Пусть даны операнды:

;   

Операнды в двоично-десятичном коде:

0010  0011;   =0001  0110

Операнды в инвертированном (обратном) коде:

1101  1100;   1110  1001

См. таблицы 3.1 – 3.4

Таблица 3.1

    Блок

Поз.

RGA

RGB

ИК1(А)

ИК2(В)

SM1

СК

SM2

Σ

S

P

S

P

Знак

П

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

0

0

1

1

1

0

0

0

0

Таблица 3.2

    Блок

Поз.

RGA

RGB

ИК1(А)

ИК2(В)

SM1

СК

SM2

Σ

S

P

S

P

Знак

П

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

Таблица 3.3

    Блок

Поз.

RGA

RGB

ИК1(А)

ИК2(В)

SM1

СК

SM2

Σ

S

20

P

S

P

Знак

П

1

1

0

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

0

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

0

0

0

0

0

1

0

Таблица 3.4

    Блок

Поз.

RGA

RGB

ИК1(А)

ИК2(В)

SM1

СК

SM2

Σ

S

P

S

P

Знак

П

1

1

0

0

0

1

0

0

1

0

1

1

0

1

0

0

0

1

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

0

1

0

1

0

1

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80444. І. Калинець « Про що розповіли незабудки» 142 KB
  Мета: ознайомити учнів з життям і творчістю українського письменника І. Калинця; формувати навички правильного, виразного читання прозових творів, насичених діалогами; розширювати уявлення про добрі вчинки; розвивати уяву, вміння орієнтуватися в тексті казки; виховувати людяність, доброзичливість...
80445. Образ людини у мистецтві. Портрет як жанр мистецтва 7.36 MB
  Мета. Формувати у дітей первинні уявлення про особливості форми та пропорцій голови людини, засоби створення виразного портретного образу. Розвивати увагу, мислення, окомір. Виховувати естетичні смаки, любов то творчості та краси.
80447. Прилітайте, птахи, додому! 194.5 KB
  Загальнопізнавальні цілі: ознайомити дітей з перелітними та зимуючими птахами;повторити вивчений матеріал про цифри, геометричні фігури, множини; удосконалювати навички розв’язування прикладів і задач; розвивати навички усної лічби, уваги, мислення; виховувати любов бережливе ставлення до природи, до птахів.
80449. Шлях до незалежності 38 KB
  Головна мета: ознайомлення учнів з основними державотворчими подіями становлення незалежної України,вмвчення основних засад демократичного та суспільного ладу України,її досягнень за останні роки; закріплення знань про державну символіку (Герб, Прапор, Гімн, Основний Закон України-Конституцію)...
80450. Гілка сакури та кетяг калини. Діалог японської та української культур 484.5 KB
  Мета. Показати зарубіжну країну через її народ, прослідкувати своєрідні риси національної культури та літератури, провести паралель між японською та українською культурами. Виховна мета. Прищеплювати інтерес до культури народів світу,прагнення до пізнання життя, повагу до самобутності...
80451. Складання казки «Барвінок». Розвиток зв’язного мовлення 51.5 KB
  Мета: вчити учнів висловлювати свої думки в логічній послідовності; збагачувати активний словник учнів; розвивати творчі здібності, спостережливість; виховувати любов до природи, вміння відчувати красу рідного слова. Обладнання: ілюстрації та малюнки дітей із зображенням барвінка, аудіозапис «Пори року» П.Чайковського.
80452. Урок Доброти 4.2 MB
  Обладнання: комп’ютер дві презентації Казка про краплинку Твори Добро свічки картки для роботи в групах. Що на вашу думку може статися далі впасти зникнути або трапитись чудо Як хотіла жити Краплинка спокійно спати ні про що не думати байдужість безтурботність...