7414

Сумматоры с параллельным переносом

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Тема: Сумматоры с параллельным переносом Сумматоры с параллельным переносом - сумматоры, в которых сложение выполняется как поразрядная операция. Применяются в устройствах с высоким быстродействием микроопераций сложения. При этом старают...

Русский

2013-01-23

126.5 KB

40 чел.

Тема: Сумматоры с параллельным переносом

Сумматоры с параллельным переносом – сумматоры, в которых сложение выполняется как поразрядная операция. Применяются в устройствах с высоким быстродействием микроопераций сложения.  При этом стараются перенос вычислять с каждым разрядом сумматора, для этого строят дополнительные комбинационные схемы, вычисляющие перенос.

    Идея построения этих устройств осуществляется на основе уравнений переносов из предыдущих разрядов:

        

  

  

  

  

     Эти уравнения позволяют избавиться от переноса из предыдущих разрядов. Одновременно с подачей чисел вычисляется значение суммы в каждом разряде почти одновременно.

    

       

                                    Рис 10.1

     X=xn xn-1… x1 x0

      Y=yn yn-1… y1 y0

     Сумматоры с параллельным переносом часто используются внутри группы большого сумматора.

     Недостатком этих сумматоров является то, что с увеличением разрядности параллельного переноса возрастает число элементов и при ограниченном числе входов элементов конъюнкции/дизъюнкции вычисляется последовательно. В результате увеличивается задержка на вычисление переноса и быстродействие падает. Поэтому затраты оборудования на построение сумматора такого типа, особенно при большом числе разрядов, настолько велик, что в чистом виде он практически не находит применения.  Принцип параллельного формирования переноса более правильно использовать в сумматорах с групповым переносом.

Тема: Сумматоры с групповым переносом

    Сумматоры с групповым переносом, в которых число групп определяется по формуле  , где n- число разрядов сумматора.

    Принцип работы: сумматор разбивается на несколько групп примерно равной длины. Сигнал переноса, поступающий на вход младшего разряда группы, при наличии условий распространения переноса во всех разрядах данной группы передается на вход младшего разряда соседней, более старшей группы в обход данной группы.

Схема формирования сигнала переноса в младшем разряде каждой группы дополняется для этой цепи схемой И, реализующей булевую функцию

 

где - сигнал ускорения переноса; Pi –сигнал переноса в младший разряд группы, содержащий k разрядов  - условия распространения переноса в разрядах группы ().

В таком сумматоре максимальная задержка распространения переноса определяется задержкой его младшей, старшей группах, и в цепях обхода остальных групп.

Максимальная задержка сигнала может быть уменьшена, если при разбиении сумматора на группы использовать параллельное (одновременное) формирование переноса внутри групп.

Тема: Мультиплексоры

     (коммутаторы)

Мультиплексоры – это цифровое устройство, которое осуществляет коммутацию с нескольких информационных шин  в одну шину.

На рис. 10.2,а показано символическое изображение мультиплексора с четырьмя информационными входами, на рис. 10.2,б приведена его принципиальная схема.

          

                                 а)

                                                  б)

                                             Рис. 10.2

  Мультиплексор имеет четыре информационных входа, каждый из которых представляет собой одноразрядную шину. В определенный момент времени одну из шин требуется коммутировать на выход D. Коммутация осуществляется подачей адреса на входы А0, А1. В зависимости от этого кода дешифратор DD6 формирует управляющий сигнал на выходах 0,1,2,3 и подключает соответствующий элемент И, который передает состояние входной шины на элемент ИЛИ – DD5.

                           Тема: Демультиплексоры

Демультиплексор имеет один информационный вход и несколько выходов и осуществляет коммутацию входа к одному из выходов в зависимости от адреса, подаваемого на адресные входы. На рис. 10.3,а показана структура демультиплексора, а на рис. 10.3,б -  его принципиальная схема.

                                 а)

                                                   б)

                                             Рис. 10.3

 

  Управляет демультиплексором сигнал синхронизации С, с появлением которого срабатывают элементы DD1 - DD4 в зависимости от возбужденного выхода дешифратора DС.

   Схема демультиплексора является комбинационной, в ней отсутствуют элементы памяти, а элементы И (DD1 - DD4) являются электронными ключами.

   Используя мультиплексор и демультиплексор можно осуществлять любую перекоммутацию шин. Этот принцип используется  в, так называемых, мостах для передачи информации с одних системных шин на другие.

  

Тема: Шифратор (кодер)

Шифратор является устройством комбинационного типа, осуществляющий кодирование символов и цифр десятичной системы. Пусть в шифраторе имеется m входов, последовательно пронумерованных десятичными числами (0,1,2,…,m-1), и n выходов. Подача сигнала на один из входов приводит к появлению на выходах n-разрядного двоичного числа, соответствующего номеру возбужденного входа.

На рис. 10.4 приведено символическое изображение шифратора, преобразующего десятичные числа 0,1,2,…,9 в двоичное представление. Символ CD образован из букв, входящих в англ. Слово Coder. Слева показаны 10 входов, обозначенных десятичными цифрами 0,1,2,…,9, справа – выходы шифратора; цифрами 1,2,4,8 обозначены весовые коэффициенты двоичных разрядов, соответствующих отдельным выходам.

 

                   Рис. 10.4

   Из приведенного в табл. 10.1 соответствия десятичного и двоичного кодов следует, что переменная х0 на выходе, обозначенном  цифрой 1, равна лог.1, если это значение имеет одна из входных переменных y1, y3, y5, y7, y9.

                       Таблица 10.1

х3

х2

х1

х0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

2

0

0

1

0

3

0

0

1

1

4

0

1

0

0

5

0

1

0

1

6

0

1

1

0

7

0

1

1

1

8

1

0

0

0

9

1

0

0

1

 Функционирование шифратора определяется системой логических выражений:

 

При представлении шифратора на элементах И- НЕ следует пользоваться следующей системой логических выражений:

   В этом случае предусмотрена подача на выходы инверсных значений, т.е. для получения на выходе двоичного представления некоторой десятичной цифры необходимо на соответствующий вход подать лог.0, на остальные входы – лог.1. Схема шифратора, выполненная на элементах И-НЕ, приведена на рис. 10.5.

    Если число входов увеличить до 255, то можно кодировать любой символ     

(код ASCI).


Z
2

y2

1       SM        S

2                        

Pi-1                                p

x2

 

КС

x1

шина результатов

y1

x0

y0

x1

1       SM        S

2                        

Pi-1                                p

y1

Z1

x0

 

КС

y0

          SM

1                   S

2                        

Pi-1                                p

x0

Z0

y0

 шина чисел х, у

Dо         MS                      

D1

D2

D3                                        D                              

А0           

А1

C

1

1

0

0

0

1

       DC   0 A0                1

                              2 A1                         3

1

0

DD6

&

D1

D2

D3

&

&

&

C

DD1

D0

DD2

DD3

1

DD4

D

DD5

    вход

             DM        Dо                

 D                         D1

А0                                      D2

А1                              D3   

C                                                     

       

                                                                

                                  

  адрес

  управление

       DC   0 0                  1

                   2

1                            3                                         

                               

A0

A1  

DD5

&

D1

D2

D3

&

&

&

C

DD1

D0

DD2

DD3

DD4

D

x0

x3

x2

х1

0         CD  

1

2                        1

3

4                        2

5

6                        4

7

8                       8

9

0

y1

y2

y3

y4

y5

y6

y7

y8 y9

&

x1

x2

x3

&

DD1

x0

DD2

DD3

DD4

&

&


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72517. Возрастание и убывание функций 165.5 KB
  Точки максимума и минимума функции называются точками экстремума. необходимое условие существования экстремума Если функция fx дифференцируема в точке х = х1 и точка х1 является точкой экстремума то производная функции обращается в нуль в этой точке.
72518. Экономика строительных материалов Республики Беларусь 64.5 KB
  Строительный комплекс рассматривается как межотраслевая система включающая совокупность предприятий объединений и организаций деятельность которых направлена на создание реконструкцию и освоение объектов производственного и непроизводственного назначения.
72519. Олиго и полисахариды 131.5 KB
  Дисахариды Состоят из двух остатков моносахаридов, связанных гликозидной связью. Все дисахариды в кислой среде гидролизуются до моносахаридов. Восстанавливающие дисахариды мальтоза, лактоза, целлобиоза. Характерна цикло-оксо-таутомерия и мутаротация.
72520. Альфа-Аминокислоты. Пептиды. Белки 215 KB
  Белки это - важнейший класс биологических соединений. Они играют ключевую роль в клетке, присутствуют в виде главных компонентов в любых формах живой материи, поэтому по-прежнему неопровержимо определение Ф.Энгельса, что «жизнь есть способ существования белковых тел».
72521. Сущность понятия «человек» 314 KB
  Теория происхождения человека суть которой заключается в изучении процесса его возникновения и развития получила название антропогенез. Существует несколько подходов к решению вопроса о происхождении человека: Религиозная теория креационизм; теологическая.
72523. Производная 126.5 KB
  Производной функции у = fx в точке х называется предел отношения приращения функции к приращению аргумента если он существует Используется также эквивалентное обозначение и употребляется точка сверху когда речь идет о функциях времени. Производная это скорость изменения функции f при изменении аргумента x.
72525. Металлы 6.33 MB
  Знакомство с черными металлами начнем с чугуна так как чугун генетически по технологии предшествует стали определяет ее состав и в какой-то мере структуру и свойства Получение состав структура и свойства чугуна Черные металлы издавна получают так называемым пирометаллургическим способом: сначала из руд...