Схемотехника ЭВМ (558673), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

1.5 записать в регистр РгА код первого числа, в регистр РгВ — код второго числа и осуществить операцию сложения, нажимая три раза на кнопку ГОИ. При этом на регистре РгА будет зафиксирована сумма, а на регистре РгВ сохранится код второго числа.

1.6 переключив вход синхронизации с ГОИ на СИ1, снять ос­циллограмму работы сумматора. Для этого один вход осцилло­графа подключить на выход регистра РгА, а другой — сначала на выход переноса p_i, а затем на выход регистра РгВ (осцилло­граф при этом должен находиться в режиме внешней синхрони­зации, синхронизация осуществляется от регистра РгВ с цепью циклического переноса).

2. Поверить работу схемы, найти и устранить неисправности. Правильная работа сумматора может быть установлена только после подачи на вход каждого разряда всех наборов входных переменных, поэтому проверку сумматора следует проводить в таком по­рядке:

2.1 задать код первого слагаемого 11, код второго слагаемого — 00 (или 111, 000). Подать со схемы ГОИ два сдвинутых по времени сигнала (один на входы R, а второй на входы С). Первый сигнал ус­тановит регистр хранения суммы “0” и выдаст слагаемые на сумматор. Второй сигнал запишет результат операции в регистр суммы. Резуль­тат выполненной операции проверяется по индикаторным лампочкам регистра суммы (или сумматора). При неверном результате в каком-либо разряде необходимо устранить неисправность. Для этого сначала проверяют коммутацию схемы. Если коммутация верна, то фиксируют состояние данного разряда сумматора и проверяют значения сигналов на входах и выходах логических элементов, относящихся к неисправ­ному разряду;

2.2 повторить п.2.1 для кодов первого слагаемого 001 и 000. При правильном полученном результате приступить к проверке цепи рас­пространения переноса;

2.3 для проверки цепи переноса установить коды 001 и 001. После подачи с ГОИ двух сигналов проверить полученный результат. В слу­чае ошибки поступают по аналогии с п.2.1. Указанные действия повто­рить для кодов 010 и 010, 106 и 100;

2.4 повторить п.2.3 для кодов 001 и 011, 011 и 001 и т.д.

3. Проверить работу сумматора в динамическом режиме. Для это­го на исследуемую схему подать сигналы от СИ.

Экспериментально определить время, суммирования и время за­держки сигнала переноса для исследуемой схемы сумматора:

3.1 осциллограф синхронизировать импульсом выдачи кодов сла­гаемых на сумматор (РгВ);

3.2 установить коды первого 110 и второго 001 слагаемых;

3.3 измерить время задержки сигнала переноса от начала развертки до момента появления сигнала переноса с выхода старшего разряда;

3.4 полное время суммирования измерить от начала развертки до момента установления окончательной суммы в старшем разряде;

3.5 полученный результат сверить с расчетным.

Сборка и запуск схем

1. в панели инструментов находите нужный вам элемент, наводите на него мышку, зажимаете левую кнопку мыши и «перетаскиваете» элемент на рабочие поле.

2. при помощи кнопок «отображения элемента» можно повернуть или отобразить элемент.

3. для соединения между собой элементов наведите мышкой на выход(или вход элемента) зажмите левую кнопку мыши, затем наводите на вход(или выход) другого элемента, отпустите кнопку мыши(для соединения выхода со входом на одном элементе используйте «узел»).

4. для редактирования свойств элемента(например количество входов) выделите элемент и нажмите кнопку на панели управления.

5. для запуска схемы нажмите кнопку симуляции(Рис. 1 пункт 3)

Содержание отчета

1. Функциональные схемы исследуемых сумматоров.

2. Временная диаграмма работы сумматора.

3. Экспериментальные оценки времени суммирования и задержки сигнала переноса.

4. Анализ полученных результатов и выводы.

5. Подпись выполнившего работу.

Контрольные вопросы

1. Какие типы сумматоров вы знаете?

2. Объясните работу сумматоров.

3. Каковы причины построения цепи распространения сигнала переносов в параллельном сумматоре?

4. Чему равна минимальная задержка переноса в одноразрядном сумматоре

5. Как определить быстродействие сумматора?

6. Какая схема сумматора имеет наибольшее быстродействие?

7. Какая схема сумматора имеет минимальное оборудование?

8. Определить неисправность в схеме.

Работа №9. Исследование принципов

построения компараторов

Цель работы: изучить структуры и исследовать работу компараторов.

Компараторы (устройства сравнения кодов) выполняют микроопе­рацию определения отношения между двумя символами. Основными отношениями принято считать «равно» и «больше». Другие отношения могут быть определены через основные. Так, признак неравенства слов можно получить как отрицание признака равенства, от­ношение «меньше» путем перемены местами аргументов в функции , а нестрогие неравенства согласно формулам:

;

Отношения широко используются как логические условия в мик­ропрограммах, а также в устройствах контроля и диагностики,

Устройства сравнения на равенство строятся на основе пораз­рядных операций над одноименным разрядами обоих слов. Признак г равенства разрядов имеет единичное значение, если в обоих разрядах содержатся либо единицы, либо нули, т.е.

.

В свою очередь признак неравенства разрядов

.

Признак неравенства слов R принимает единичное значение, если все разряды равны, т.е. .

Устройства сравнения на «больше» ("меньше"). Для однораз­рядных слов функции определяется табл. 9.1, из которой видно, что . ( ).

Таблица 9.1

A	B	FA=B	FA>B	FA
0	0	1	0	0
0	1	0	0	1
1	0	0	1	0

Функцию для сравнения двухразряд­ных слов можно получить исходя из следующих условий. Если в старшем разряде слова А — единица, а слова В — нуль, то независимо от младших разряд6в и . Если старшие разряды идентичны, то следует переходить к анализу младших, применив к ним то же условие, что и для старшего разряда ( ). Таким образом, справедливо соотношение: и , где — признак равенства разрядов.

Легко видеть, что сравнение многоразрядных слов должно быть основано на тех же соображениях и поэтому можно записать:

В полученное соотношение входят аргументы и признак равенства разрядов. Поскольку обычно устройство сравнения на «больше» – часть компаратора, выполняющего и сравнение слов, функций r_i все равно нужны и при построение схемы сравнения на «больше» их можно рассматривать как готовые. С этой точки зрения полученные соотношения удобны.

Если рассматривать устройство сравнения на «больше» как самостоятельное, можно получить более простые выражения для функций F_A>B Функция F_A>B при сравнении двухразрядных слов отображается картой Вейча ( табл. 9.2)

Таблица 9.2

A₁

B₁

B₀

B₀

Минимизируя функцию получаем:

Как и ранее, первый член формулы отражает результаты сравне­ния старших разрядов. Переход к анализу младших разрядов произво­дится при условии, что состояние старших разрядов не противоречит этому переносу, но в данном случае это условие имеет вид A_i v .

Введем обозначения , d_i= A_i v . C помощью этих обозначений по индукции можно записать выражение F_A>B для сравнения многоразрядных слов:

Пример. Построить схему одноразрядного компаратора, описанного

табл. 9.1. Согласно таблице истинности все возможные соотношения между А и В могут быть

заданы с помощью следующих выражений:

или , преобразуя выражение

получим схему компаратора, приве­денную на рис. 9.1.

Пример. Построить схему по­следовательного сравнения на ра­венство. Примем, что в исходном со­стоянии выходной сигнал триггера запоминания предыдущих результа­тов Q= 0, а положение последних сравниваемых разрядов задается зна­чением сигнала =1. Зададим алгоритм работы синхронного автомата (см. лабораторную работу №4) следующим образом: 1) автомат находится в состоянии Q= О до тех пор, пока значения разрядов А и в совпадают; 2) первое несовпадение значений разрядов А и В кодов переводит автомат в состояние Q=1 и в этом состоянии автомат остается до окончания подачи разрядов кодов; 3) решение о равнозначности F_A=B= 1 или неравнозначности

F_A=B= 1 сравниваемых кодов принимается при подаче последних раз­рядов кодов; 4) после подачи последних разрядов чисел автомат дол­жен возвращаться в исходное состояние.

Функции переходов и функции возбуждения данной схемы при­ведены в табл. 9.3.

Из табл. 9.3 можно получить выражения

по которым построена схема , приведенная на рис. 9.2

Порядок выполнения работы

Прежде чем приступить к выполнению работы, необходимо изу­чить схему стенда, ознакомиться с расположением кнопок, тумблеров на нем , программы электронного моделирования.

1. Провести синтез схемы в соответствии с заданием. Синтез схем провести в классическом базисе И, ИЛИ, НЕ, используя триг­геры типа D или J k и элементы сложения по модулю два, И-НЕ и ИЛИ-НЕ.

2. Проверить наличие на сменном блоке блока счетчиков, ко­торый использовать как генератор кода (А₁В₁,А₂В₂,А₃В₃,А₄В₄). Необходимо выходы счетчика подключить к лампочкам индика­ции.

3. Собрать синтезированную схему, используя любые элементы на- . борного поля, выходы схемы подключить к лампочкам индикации

a₁...a_i

4. Исследовать работу схемы в режиме одиночного сигнала:

включить напряжение питания с помощью тумблера «Сеть» с обратной стороны макета, при этом загораются лампочки индикации прямых триггеров макета; подать на вход счетчика сигнал с генератора ГОИ; проверить правильность функционирования схемы (по лампочкам индикации) при последовательной подаче входных сигналов с помощью нажатия кнопки генератора ГОИ; проверить наладку, поиск и устранение возможных неисправно­стей в схеме.

5. Исследовать работу схемы в автоматическом режиме:

к входу счетчика подключить вместо генератора ГОИ выход СИ (500 кГц), при этом лампочки индикации счетчика светятся в полнакала; включить цепь питания осциллографа с помощью кнопки «Пита­ние», переключить осциллограф в режим внешней синхронизации, на синхронизирующий вход осциллографа подать сигнал с выхода пере­носа счетчика* подключить один вход осциллографа к выходу СИ, а второй — к выходу исследуемой схемы; последовательно снять осциллограммы с выходов всех разрядов счетчика и выходов исследуемой схемы и установить правильность работы схемы; определить быстродействие схемы. Сравнить измеренное и тео­ретическое значения.

6. Показать преподавателю работу отлаженной схемы на экране осциллографа.

7. Отключить питание и разобрать схему.

Характеристики

Список файлов книги