Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998) (1151957), страница 130
Текст из файла (страница 130)
Яяй-, образвый кол (т.е. вме»."то ках»л»зто О писать ! и наоборот). н затем к аолудчетр",; ному результату прибавить ! ! П» лак~.у», ельный код). Из табл. 8.1 видо 'числа в дополнительном коде Здтся от чисел в смещенном коде м значением старшего значаряда (СЗР).
Точно так же как ;г . угнх формах представления. СЗР рмацию о знаке Здесь имеется ».Ьцин нуль, который удобно предя' нулевыми состояниями всех (при очистке счетчнка или ре яф;;цНйх заносится нулевое значение). в дополнительном коде. вские операции в дополнитель' »выполняются довольно просто ть сумму двух чисел, достаь соответствующие разряды Переноса), например - );0:101 (+5) ,"ч"-, Н10( — 2) '00П (ь 3) вычесть В из А, нужно взять ' ельный код числа В и прибавить '"ду А (т.е. прибавить отрицательо): ,'з1!О(-'2) „11( — 5) ( ! 5 = 0101; обратный кож 1010.
дополнительный код. 1011) ение в дополнительном коде выя также непосредственно. Попро. "', едать следутошне упражнения. 8.3, Используя 3-разралиый лоцолии Воа. ор. извслизс лчоичиос у» иоисаис ' ' и« "Оказав озас» равен -б 8.4. П.,ааиитс. что т»:лола»а»:шаыа 'а - '. »авгв , винте.тьнын кол бчапзларя 001ествычнслеанй и нем повсеместно , устоя в ЭВМ для выполнения ческнх операпий над аелымн (но следует отметить, что числа аюа!ей зааятойо обьгтно всполь. е знаковелнчинной форме. назызнак.
11»!ряд»о!» мантисса) Х РЕЯ. Код. рассматриваемыи '»:Используется в мех,!ннческих шнфугла поворота вала. а также в других устройствах. Он носит название кода Грея н обладает тем свойством, что при переходе от любого его состояния к следующему изменяется лишь один разряд (бнт), что позволяет предотвратить ошибки, поскольку в данном случае при переходе между двумя закодированными значениями все разряды никак не могут измениться одновременно. Если бы использовался чисто двоичный код, то прн переходе, например, от 7 к 8 на входе можно было бы получить число 15. Для формирования состояний кода Грея существует простое правило.
начинать нужно с нулевого состояния, а затем для получения каждого следующего нужно выбрать самый младший разряд, изменение которого приводит к образованию нового состояния, и взять его инверсное значение. Коды Грея могут содержать любое число разрядов, Они применяются при епараллельвом коднрованиии . мез оле быстролействуюше! о аналого-пнфровога !треобразоаання (будет рассмотрен ниже! В следьющем разделе мы аокажем взаимные соо!ветствия между кодом Грея и двоичным кодом. 8.04. Вентили н таблицы истинности Комбинационная и последовательная (носледовательностная) логика.
Сущность цифровой электроники -выработка вы- Цифровыс схемы 503 -С «и'ВС" 10« '„:~ ~-- ь ис ИС С 0 С 1 0 1 0 0 С 1 С 0 0 1 0 Рис 'ВЫСОКИЙ уровень толька в зом ' "'дали на всех его входах действует Й уровень узбовначения огьерации И в булевой ,',.используется точка С ), которая .,~быть опущена, функция «Л. и Ви ется как А. В, или просто АВ. 'тор (функция НЕ). Иногда бываез :палучиьь дополнение (инверсию) аго сигнала.
Эту функцию вы- " Инвертор-веньиль, который име- "'ко один вход (рнс. 8.4). Для обо.аперации НЕ в булевой алгебре ь, ,устоя черьа над символом или ; «НЕ А» записывается как Л ;. Для удобс.ва вместо для указа ения часто исгользуются спмв «аким образом. НЕ а записать любым нз следующих . А, — Л.
'А, «А. А". Л,:. Мы ',йем в этой книге запись А . ьи ИЛИ-НЕ. Вентили могу1 со- '.ь инверзирование с выла инеиием И и ИЛИ Дал«с будет показано, йиси'«ив' «вд ьвз 1ве Ис«гмвеыьвв Ихя 010 срс, Сввиииь и ива Сэр 01 и;и 0 ф '2 — — ь Ри«И .' ходных цифровых сигналов в соответсхвии с вхолными. Например, сумматор может принять на свои входы два 16-разрядных числа и сформироваьь на выходе 16-разрядную сумму (плюс перенос) Можно сделать также схему для умножения двух чисел.
Такого типа операции должен уметь выполнять процессор ЭВМ Другая задача-сравнение двух чисел с целью удастовериьься в том, что «все системы действуют нормально». Возможно, вы захотите пополнить паритетным битом число, подлежащее передаче по каналу связи. так, чтобы общее количество «единиц» в нем стало чеьным. проверка паритета на приемной сз оране обеспечивает простой контроль правильности передачи. Еше ална ~ипичная задача заключаеься в тем, чтобы взять какие-либо числа, выраженные в двоичном кале. а за.«ем воспроизвести их на экране. отпер.
форировать или отпечатать в вила лесятичных знаков. Состояние выхода (или выходов) во всех утих задачах является предопределенной функцией сосюяния входа или входов Задача. относящиеся к этому классу, называнпся «комбинационными» и моры бьыь решены с помощью вентилей - устройств. которые выполняю« операции булевой а.п.ебры в системах с двумя состояниями (двоичных) Существует другой класс залач, которые нельзя решить лишь гутем формирования комбинационных функций текущих значений входных сигналов и которью зребуюг знания их прежнего состояния Для решения этих задач необходима применять «послеловаэельные» схемы К задачам такого тига относится преобразование строки лвоичных раэрялав и; послеловательньэгб фа)умы 1олии разряд следует за лругим во времени) в параллельную групп» разрядов.
подсчет числа единиц. распозьщваиие заданной опрелеленной кодовой комбинации н посэелавазельнастн битов. или. например. формирование одного выходного импульса после поступления че1ырех вхолигях Для решения всех этих задач требуется в какая-либо форме цифровая память. Основным устройством для построения этой памяти служит триггер Силн мультивя~'„' ратор с двумя устойчивыми сос 'тех .: пнями). Рассмотрим вначале вентиля, „' комбинационную логику.
зак как ги аия. 1 Явлаю~са основой лла посгРоении любы '. цх " цифровых схем При переходе к послед,'. ' дательным логическим усгройствам ь1'.' цифровой техники сгинет значится,' более интересным. однако и вентили св "'. по себе также весьма любопыьны Вентиль ИЛИ. Выход вент иля ИЛг имеет ВЫСОКИЙ уровень, если хатка1' на одном из его входов присутапьуху . ВЫСОКИЙ уровень.
Это можно выйе зить с помощью «таблицы истинноспв;, представленной на рис. 8.2, гле покаЯ;;С вен«иль ИЛИ на ' ахала. В общем с«1уд(«0 ',; число входов не ограничена. однако',11, с аилартном корпусе микросхемы обьр1ПЗЭ размещаются четыре 2-входовых вент)ц)( ° три 3-входовых или два 4-вхоловых. Я)р:,' пример.
на выходе 4-входовога вентящ~:„ ИЛИ ВЫСОКИЙ уровень будет присф: ствовать в гом случае. если он подая;:щ-: щобой иь его входов Дла обьэзначевй)((-. операции ИЛИ в булевой алгебре ислад(зб,, зущся символ -ь. Функция «А ИЛИЙ~:. записывается как Л ч. В Вентиль И.
Выход вентиля И вм1црз высокий уровень только в «ом сяуч110«2 если ВЫСОКИЙ уровень гьрисутсвиуеФЖ ' обоих е«о входах. Символическое излом'::;"' жение вещнля и его э аблица ис-«иивсезй:"':1 ланы ыа рис. 8.3. Вентили И. вгялухэв(!Г, мыс промышленностыа также как и иэг тили ИЛИ. могуть иметь 3. 4. и иисГЗ1" и большее чисьо входов Напржиа)0« 8 вхоловой вентиль И вырабаьывает ва' чта 1акие вентили имеют более широкое распространение, чем просто И и ИЛИ (рис. 8.5). Исключающее ИЛИ. Большой. интерес представляет логическая функция «Исключающее ИЛИ». хотя она не относится к числу основных (рис..8.6). На выходе вентиля «Исключающее ИЛИ» ВЫСОКИЙ уровень сформируется в том случае.
если он булет подав на один из его ь.пврв. »сльиьм ир* «ь«урввсв«тсв«лвсиььы«» вс««в в и в Г1мв «М и в»*и Гссь в ввси ~выи Ы. Цифровые схемы 505 +о Л%бй и .' Рве б 12 Риг Л Зз входов уно не на оба одновременно). Другими словами, ВЫСОКИЙ уровень действуе.з на выходе тот.а, когда входы имею г различное состояние. Этот венти чь можеимегь только два входа, Операция кИсключающее ИЛИ» подобна сложению лвух бит по модулю 2 Унражнеиие 8.5.
Покажу ";. хак всазизь кисклкззамлзс» И2УИв монс< Ььл. асжз и заяви а ка ис з вс кмг жфянирусмозо из~втуз~гурам который в зависи моозк о. *ровна на горан.зазоизсм ахтхзг, моьсг либ аивсгз~ировагь вхолаои сягааз лаб" лсрславлл со аа выхозз без инверсии (буфсрироватьУ Уирвжненне 8.6.
проверив. лсйстви сльво ся схемы, юображсаныс иа рис. 8 г. врсобразузо~ лв из иый кол в кол Грек и иаоборо.: 8.05. Схемы вентилей иа дискретных элементах Прежде чем перейти к вопросу исзуолт,зования вентилей, .рассмотрим, как они строятся с помощью дискретных элементов.
На рис. 8.8 показан диоугный вентиль И, Если на каком-либо его входе действуеу НИЗКИЙ уровень, то ан будет действовать и на выхоле, а ВЫСОКИЙ уровень на выходе возникает только в том случае, если он будет присутствовать на обоих входах Зта схема обладае.т рядом недостатков: а) НИЗКИЙ уровень на выходе выше НИЗКОГО уровня на входе на величину падения на диоде Естественно, слишком много диодов ставить нельзя, б) отсутствует кразветвленне по выходуи, т.е.
вазможность питать одним выходом несколько входов, так как выходная нагрузка дейс,вует на входной сигнал, в) низкое быстродействие, обусловленное резистарной нагрузкой г1 Ри- хб Вообще логические схемы, пос.зрака на дискретных элементах. не обтзадяГГ, теми свойствами, которые гтрисущи И~~ Преимущества 1ютических схем на Иое)~., связаны отчасти с применением спецв~ф4; иой технологии Гнапример, ионная.,4~~", плантация), которая позволяет полуйо))Х хорошие характеристики '"":~Ф Простейшая схема гранзисз сзрного.'адара) гиля ИЛИ-НЕ показана на рис.
8.9: —:~~',"., схема использовалась в семеистве ле)йули~' ческих зчементов РТЛ 1резисг арно-т)58)8- зисторная логика). которые из-за инэ)яой)р" стоимости были популярны в 19б0-хз~;"; дах, по в настоящее время они саверцзбуй':-': ио не употребляются ВЫСОКИЙ':)Вв; вень, действующий по любому входу'(фф~,:. па обоим одновременно), откроет хоп)88';,,", один транзистор и на выходе вознвщ~ж!-,.' НИЗКИЙ уровень Поскольку по сути такой вентиль является иивергврууйу.", щим.
та для того. чтобы получить из)й~»:; вентиль ИЛИ. к нему нужно добая8~т." инвертор, как показано на рисунках- 85.'е!т) 8.06. Пример схемы с веитияимв Теперь попробуйте создать схему, Катгяс рая репзала бы логнческую задачу, 5Чйв:-' веденную а качестве примера и . л 1,О,':~"- ;!~)втомобиззя должен включаться, крыла любая лверь, а.водитель ")зеашине. Ответ будет очевидным, '' рмулировать эту задачу таким х жНа выхоле действует ВЫСО- ень, если открыта левая ИЛИ ".';дверь И водитель сидит в ма.е.
Я вЂ” —. (Х + Х1)а. Как решать зту Зпамощью вентилей. показано на . Выход ИЛИ имеет ВЫСОКИЙ "-..когда одна ИЛИ другая дверь :вместе) открыты. Если это так ь сидит в машине, тг имеет :,уровень. Добавив транзистор, 'сделать так„ чтобы эта схема гудок или замыкала контакт ных устроиствах ключи, кото' . абатывают входные сигналы. ',йамыкают цепь на землю. (Зто для сокращения монтажных свае по друптм причинам, котоастиастн, связаны с использоваоко распространенных лагичес, ентов типа ТТЛ и вскоре будут ны.) Это означает, чта при аз.- дверей сш валы на входах будут .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
