Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 3. Сложные ИС для устройств передачи данных (1987) (1092083), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Эта информация вводится в регистр со стороны старшего разряда ггЗ. После четырех Яп-импульсов мы получаем полную сумму, и младшая цифра суммы попадает в крайнюю правую Симпппппцм 567М77 7В!Л»77 7Г«й7Ф77 Рис. !.27. Регистр суммы иа В-триггерах ячейку регистра суммы. Перенос, который возникает при суммировании последних битов, попадает не в регистр суммы, а в 017-регистр (регистр переноса) (рис.

1.25). Для считывания суммы используются схемы, связанные как с триггерами регистра суммы, так и с триггером регистра переноса. Получая с помощью переключателя тактовые сигналы, можно проследить за различными фазами процесса последовательного сложения. 1.16. Последовательностная логика — процессор с разрядной организацией Управляемое арнфметико-логическое устройство (АЛУ) вводит нас в мир последовательностной логики. Для реализации сложных функций в рамках комбинационной логики для реализации различных специальных функций использовались логические схемы, связанные между собой при помощи монтажа.

Параметры этих сложных устройств определяются как видом используемых логических схем, так и типом монтажа. Логические елемеигм и их иримеиеиие е сеоеккггх схемах 49 Если в подобной системе различные функции выполняются многократно, то можно задаться вопросом, а не будет ли более экономично заменить параллельную организацию схемных элементов на последовательную? В рамках последовательностной логики функция определенного типа реализуется многократно с различными входными переменными.

Например, необходимые нам источники данных,. которые обеспечивают входные переменные, можно связать с соответствующими схемами с помощью всего лишь одного се* лектора. Передачу данных к различным приемным устройствам можно контролировать с помощью демультиплексора. Применение какой-либо схемы для реализации различных операций; например селектора на входе и выходе с учетом требуемого времени, можно контролировать с помощью управляющего блока, т. е.

контроллера. Различие между комбинационной и последовательностной. логикой лучше всего можно проиллюстрировать с помощью примера нз жизни. Известно, что изделия массового производства изготавливаются в основном на конвейере. На конвейере работают люди, каждый из которых выполняет небольшую часть полного монтажа данного изделия. Каждый рабочий на конвейере выполняет лишь строго определенную функцию. Отдельная операция обычно достаточно упрощена, она заключается лишь в перемещении отдельной детали. Таким образом, ответственность этого рабочего ограничивается на уровне отдельной операции.

Производительность труда на конвейере высока. Фактически она определяется скоростью движения конвейерной ленты Набор (ассортимент) деталей, который имеется в распоряжении каждого рабочего, очень ограничен. Монтаж можно выполнить с помощью простых селекторов. Человеку вряд ли потребуется мобилизация всего своего ума для выполнения какой- либо определенной монотонной операции. С другой стороны, сборку изделия может обеспечить один рабочий. Однако теперь в его распоряжении должен находиться весь набор необходимых деталей, которые он использует в определенном последовательном порядке (шаг за шагом) при монтаже изделия. На каждом этапе он выбирает новую деталь, новый монтажный материал и новый инструмент, короче говоря, он прибегает к более сложным средствам селекции (выборки).

Кроме того, такое последовательное выполнение операций означает, что данный монтажник должен одновременно осуществлять н внутреннее управление, которое регулирует. скорость производства. Принцип конвейерного производства очень напоминает принцип комбинационной логики. В частности, на конвейере Глава 1 все операции выполняются одновременно (за исключением пренебрежимо малой задержки, связанной с движением ленты). В комбинационной логике учитывается задержка по времени прохождения сигналов через электронные схемы.

Далее каждый монтажник на конвейере выполняет одну, строго определенную операцию. То же самое делает ИС в комбннаторной системе. Последовательность операций определяется расположением монтажников вдоль конвейерной ленты. В комбинационной логике эта последовательность связана с расположением ИС в монтажной схеме. С другой стороны, рассмотренный выше пример с монтажником, который один собирает целиком все изделия, соответствует переходу к последовательностной логике.

Здесь речь идет о рабочем, который может выполнять различные монтажные операции (реализовать различные функции) на различных фазах (этапах) процесса обработки, используя различные детали (входные переменные). Для каждой новой операции требуется новая деталь. Порядок следования операций известен, и они выполняются одна за другой. В последовательностной логике отдельные специальные операции контролируются прн помощи управляющего устройства (контроллера) и также выполняются одна за другой. При монтаже мы предполагаем, что рабочий может выполнить разнообразные операции, используя различные инструменты.

В последовательностной логике для этой цели применяется многофункциональное устройство, которое может реализовать ряд специальных функций под управлением сигналов выборки функций, связанных с контроллером. Таким многофункциональным устройством является упомянутое выше арифметико-логическое устройство (АЛУ). Основные различия между комбинационной и последовательпостной логиками заключаются в продолжительности операций, размерах схем и стоимости устройства. Комбинационная логика оказывается быстрее последовательностной. (То же самое наблюдается и при монтаже на конвейере в сравнении с комплектной сборкой изделия одним монтажником. На конвейере готовые изделия сходят с ленты через короткие промежутки времени, в то время как при индивидуальной сборке монтаж может потребовать многих часов.) С другой стороны, затраты в случае комбинационной логики оказываются выше, чем в случае последовательностной логики.

Этот аспект возникает также и прн сравнении конвейерного метода с методом индивидуальной сборки. На конвейере гораздо выше зарплата, к тому же выше предварительные затраты на установку самого конвейера. Естественно, приведенный выше сравнительный анализ имеет смысл только для случая сложной функции. В нашем Логические элементы и их нрименение в слоэхных схемах 53 примере конвейерного производства какого-либо изделия не очень существенно, состоит ли оно только лишь из двух или трех деталей, например бельевая прищепка. Примером цифровой схемы, которая работает в последовательном режиме, является ЭВМ. Эта функциональная единица может последовательно выполнить большое число операций под управлением программы, которая находится в командном ЗУ. Следующие одна за другой команды указывают операции, которые затем выполняет решающий автомат.

Командное ЗУ доступно для пользователя„ который определяет, какие операции и в каком порядке необходимо выполнять на ЭВМ. Этими операциями могут быть функции управления, используемые в автоматически регулируемых химических процессах, при распределении газа и электроэнергии или при управлении станками. К ним можно также отнести бухгалтерский учет, управление магазинами. дебитными и кредитными отделами и отделом зарплаты. В случае ЭВМ диапазон ее действия как функциональной единицы определяет программа, т.

е. набор следующих друг за другом команд, В комбинационной логике функционирование устройства определяется монтажом. Программу можно изменить достаточно просто, монтаж в этом отношении более консервативен. Сложность применяемого автомата также играет здесь определенную роль. Исполнительный автомат, который состоит всего лишь из дюжины компонентов, изменить гораздо легче. чем, например, ППЗУ ЭВМ, в котором хранятся команды. Однако в общем случае мы можем также утверждать, что при переходе к более сложной обработке данных изменить структуру программы будет гораздо легче, чем изменить структуру автомата, изготовленного из элементов комбинационной логики.

Как уже было сказано выше, управляемые логические устройства предназначены для последовательного выполнения цифровых операций. В частности, для хранения данных используются регистры, которые служат в АЛУ в качестве источников и приемников данных. Тот факт, что такая функциональная. единица управляется в последовательном режиме, означает, что нам требуется управляющее устройство (контроллер) со счетчиком н генератором тактовых сигналов (таймером) для того, чтобы в результате получилась законченная управляемая система. В последние годы начат широкий выпуск микросхем, содержащих регистры, селекторы и АЛУ на одном кристалле. Микросхемы этого типа называются процессорными блоками с разрядно-модульной организацией. Длина обрабатываемого слова Глава 1 в них составляет 4 бит, однако ее можно увеличить путем параллельного соединения нескольких процессорных элементов.

Характеристики

Список файлов книги