Материал: 2416

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Таблица 10.8

Условное обозначение и таблица истинности шифратора

 

Условное обозначение

«1» на

 

Выходы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шифратора

входе

1

2

4

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

CD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

0

0

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

 

3

0

0

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

0

1

0

0

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

0

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

0

1

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

7

0

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

1

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

1

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 10.9

Условное обозначение и таблица истинности дешифратора

Условное обозначение

 

Входы

 

«1» на

 

 

 

 

дешифратора

1

2

4

8

выходе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

1

1

 

 

 

 

 

DC

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

0

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

0

 

 

 

0

1

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0

1

0

0

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

0

1

5

 

 

4

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

6

 

 

 

0

1

1

0

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

1

7

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

0

8

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

1

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мультиплексор – это устройство, обеспечивающее соединение одного из информационных входов с выходом. Номер информационного входа, который соединяется с выходом, задается в двоичном коде на адресных входах. Если мультиплексор имеет n адресных входов, то в нем может быть 2n информационных входов.

290

Мультиплексор позволяет передавать по одной коммуникационной линии или каналу одновременно несколько различных потоков данных.

Таблица 10.10

Условное обозначение и таблица истинности мультиплексора

Условное обозначение

Адрес

На выход Q

 

мультиплексора

 

 

передается

 

 

 

 

 

 

 

 

А0

А1

информация

 

 

D0

MX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со входа

 

 

D1

 

 

 

 

 

0

0

D0

 

 

D2

 

Q

 

 

 

 

 

D1

 

 

 

 

0

1

 

 

D3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D2

 

 

A0

 

 

 

 

 

1

0

 

 

A1

 

 

 

 

 

 

 

D3

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Демультиплексор – это устройство, обеспечивающее соединение одного из информационных выходов с одним входом. Номер информационного выхода, который соединяется с входом, задается в двоичном коде на адресных входах. Если демультиплексор имеет n адресных входов, то в нем может быть 2n информационных выходов.

Таблица 10.11

Условное обозначение и таблица истинности демультиплексора

 

Условное обозначение

Адрес

Информация

 

демультиплексора

 

 

со входа D

 

 

 

 

 

 

 

 

А0

А1

передается

 

 

 

 

DMX

Q

0

 

 

 

на выход

 

 

 

D

 

Q

1

 

0

0

Q0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

2

 

0

1

Q1

 

 

 

A0

 

Q

 

 

 

 

Q2

 

3

 

1

0

 

 

 

A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q3

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

291

Условные обозначения и таблицы истинности мультиплексора и демультиплексора приведены соответственно в табл. 10.10 и 10.11.

Разновидностью логического элемента «Исключающее ИЛИ» является сумматор. Основной элементарной операцией, выполняемой над кодами чисел в цифровых устройствах, является арифметическое сложение.

При арифметическом сложении выполняются и другие дополнительные операции: учёт знаков чисел, выравнивание порядков слагаемых и тому подобное. Указанные операции выполняются в ариф- метико-логических устройствах, ядром которых являются сумматоры. Сумматор – логический операционный узел, выполняющий арифметическое сложение двух чисел.

Одноразрядный двоичный сумматор (С) – это устройство с тремя входами и двумя выходами, работа которого может быть описана таблицей истинности. Схемное обозначение сумматора и его таблица истинности приведены в табл. 10.12.

Многоразрядный сумматор для поразрядного сложения обычно состоит из соответствующим образом соединенных одноразрядных сумматоров.

Таблица 10.12

Схемное обозначение сумматора и его таблица истинности

 

Схемное

 

Входы

 

Выходы

 

Разряд

Разряд

Перенос

 

Перенос в

 

обозначение

из преды-

 

 

первого

второго

 

следую-

 

сумматора

дущего

Сумма S

 

 

 

 

 

 

 

слагае-

слагае-

разряда

 

щий раз-

 

 

 

 

 

 

 

мого A

мого B

 

ряд ПВЫХ

 

 

 

 

 

 

 

ПВХ

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

1

0

 

 

 

ПС

 

 

 

0

1

0

1

0

 

А

 

С

 

 

 

 

В

 

 

 

 

 

0

1

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПВЫХ

 

 

1

0

0

1

0

 

ПВХ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

1

0

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

292

 

 

 

10.21. Арифметико-логическое устройство. Микропроцессоры

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – это обязательный элемент любой микропроцессорной системы, выполняющий различные операции над данными, представленными в виде машинных слов.

АЛУ реализует важную часть процесса обработки данных, которая заключается в выполнении набора арифметических и логических операций над входными величинами А и В в двоичном коде в зависимости от сигналов на управляющих входах M, S0, S1, S2, S3 и на входе переноса Р0 из внешних цепей (рис. 10.67, а). Результат операции определяется совокупностью сигналов на выходах F и сигнала переноса Р4 из старшего разряда.. При М=0 выполняются арифметические операции, а при М=1 – логические операции. Комбинация сигналов S0, S1, S2, S3 определяет, какая именно операция выполняется.

Микропроцессор (МП) – это программно управляемое устройство, которое предназначено для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки. В настоящее время широкое распространение получили однокристальные микроконтроллеры (ОМК), которые предназначены для использования в системах промышленной и бытовой автоматики. Они представляют собой большие интегральные схемы, которые включают в себя все устройства, необходимые для реализации цифровой системы управления.

 

 

 

P0

АЛУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A2

 

F1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A4

 

F2

 

РОН

 

 

 

 

 

 

 

 

B1

 

 

 

 

 

 

F3

 

 

 

 

B2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B3

 

F4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B4

 

 

 

 

 

 

 

P4

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

….. m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

Pm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

УУ

 

 

 

АЛУ

.

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

В

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БР

 

 

 

 

БР

А В

б

Рис. 10.67. Условное обозначение АЛУ на электрической схеме (а) и упрощенная блок-схема микропроцессора (б)

293

Упрощенная блок-схема МП (рис. 10.67, б) состоит из АЛУ и совокупности n параллельных регистров общего назначения (РОН) по m разрядов каждый для хранения двоичных чисел, используемых в процессе вычислений.

Всостав МП входят также два параллельных буферных регистра (БР), предназначенных для кратковременного хранения чисел А и В во время выполнения операции АЛУ, и устройство управления (УУ), которое задает режим работы всех элементов МП.

При работе МП числа А и В, над которыми выполняются операция, передаются по магистрали последовательно из РОН на буферные регистры БРА и БРВ. Затем АЛУ по команде производит указанную операцию, а результат ее по внутренней магистрали передается в РОН. Обычно для этой цели выделяется специальный регистр РОН, называемый аккумулятором, в котором ранее записанное число стирается. Например, сложение трех чисел выполняется таким образом: сначала складываются два первых числа и результат записывается в РОН. Затем в АЛУ поступают результат этого сложения и третье число, вычисляется окончательный результат и записывается в РОН.

Последовательность выполнения операций практически не ограничивает функциональные возможности МП. Однако эффективность применения МП значительно возрастает, если его снабдить дополнительными устройствами для хранения информации и обмена ею с внешними устройствами.

МикроЭВМ – это устройства на основе МП, а также запоминающих устройств (ЗУ), УУ и средств связи с периферийными устройствами (интерфейс). Управляющая микроЭВМ должна иметь средства сопряжения с объектом управления: датчики, АЦП, ЦАП. Совокупность микроЭВМ и средств сопряжения образует микропроцессорную систему.

Блок-схема микроЭВМ (рис. 10.68) содержит устройства ввода (УВВ) и вывода (УВЫВ), порты ввода и вывода, центральный МП с АЛУ, устройством управления и регистрами общего назначения, а также постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) и оперативные запоминающие устройства (ОЗУ).

Вкачестве УВВ служат клавиатура, АЦП, различные носители информации (флэш-карты, диски и т.п.), в качестве УВЫВ – дисплеи, печатающие устройства, ЦАП и т.п. Порты ввода и вывода предназначены для кратковременного хранения информации в процессе ввода, вывода.

294