Популярные цифровые микросхемы (944146), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Ранее составные части малых ЭВМ выпускались лишь в виде отдельных БИС. Микропроцсссор — основа будущей однонрнстальиой ЭВМ. Главным узлом микропроцессора служит арифметико-логическое устройст. во — АЛУ. Кроме АЛУ, в микропроцессор входят схемы проверки на чстность, цифровые компараторы, схемы ускоревного переноса. Рассмотрвм схемы ТТЛ, необходимые для выполнения основных арифметических функций над двумя малоразрядными числами. В табл.
1.102 приведены микросхемы ТТЛ, применяемые для выполнения арифметических операций. (Основа АЛУ вЂ” сумматоры— были рассмотрены в 5 1.17.) Микросхема К185ИП2 (рис. !.128) — восьмиразрядиан схема для пронерки на четкость или иечетносгь суммы единиц входного слова с целью обааружеиня ошибок при высокоскоростной передаче данных. Микросхема имеет два входа разрешения: четный ЕЕ (ечеп ецаЫе) и нечетный ОЕ (обб епаЫе).
Этн входы должны получать равноуровггевые логические сигналы. Соответственно данным из табл. 1.!08 можно отображать на выходах ЕЕ и 20 четность и нечетность суммы напряжением высокого или низкого уровня (низким или высоким уровнем). К примеру, активным напряжением высоного уровня на выходе БЕ будет отображена четность кода, если на вход ЕЕ подать напряжение 174 ЕЕ Е ХЮ 575 74 '75 П Е1 Та 74 75 75 27 ОЕ ЕЕ а) Рпс. 1.128. Микросхема ИП2 для проверки четности кода (и) и ее цоколевка (б) Т а б л и ц а 1.102.
Микросхемы, выполняющие арифметические операции Номер микросхемы Оаееиече. иие Серии К155 КМ!55 К555 КМ555 К531 ИП СП К555 К53! 181 74 180 182 высоного уровня, а на входе ОЕ установнть низкий (тогда на выходе ХО появится напряжение низкого уровня, отображающее четность).
Таким образом, выходы микросхемы К155ИП2 можно непосредственно подключать ко входам других схем ТТЛ, будь нх активный уровень высоким или низким. Если на входах 10 †код нечетный, на выходе ХО будет напряжение высокого уровня (на выходе ХŠ— активный низкий уровень). Если соединить входы ЕЕ н ОЕ и подавать на них аапряжение высокого и нвзкого уровня, иа выходах ХО н ЕЕ получим инверсные логические уровни.
Проверить четность девятиразрядного слова можно, используя оба входа разрешения, между которыми следует включить ннвертор. 1(ля проверки четности числа высоких активных входных уровней девятый разряд данных следует прасоедннить к ОЕ, а от вывода ОЕ к ЕЕ по- Таблица !104 Состояния а схеаае проверки на четкость К57Л ИПОП Вход Выход Сумма высеют уоовнеа на входах !Π— (7 Выход Влад ЕВ (чет. нан) ео (не- четнан) ое Число высоких уронила на входа )о — )з ЕВ ЕО В В Н Н В Н Н Н В В В Н Н В В Н Н В В Н Н В Н В Четная Нечетная Четная Нечетнан х х В Н Четное Н В Нечетное дать сигнал через иивертор, Для проверни четности числа принятых активных низких уровней следует девятый разряд данных присоединить к ЕЕ, а сигнал от ЕЕ через ииаертор подать на ОЕ.
Наращивание длнвы слова можно сделать за счет последовательного соединения микросхем ИП2, причем выходы ЕЕ н ЕО предыдущей микросхемы надо соединить со входами ЕЕ н ОЕ последующей. Микросхема К155ИП2 потребляет тон 56 мА, наибольшее время задержки распространения сигнала от входов до выхода ХЕ состав ляег 68 нс. Аналогичная задержка до выхода ХО составляет 48 нс. Микросхема К531ИП5Л (рис, 1,129) — девятнразрядная схема проверки на четность суммы единиц входного слова. Микросхема имеет девять входов 10 †, образующих три одинаковых логичесних узла А, Б, В, а также два выхода ХЕ (выход четности суммы единиц входного г) 75 П 75 П7 н)тпиг 55 77 га а) Рис. 1.129.
Микросхема ИП5 для проверки четности кода (а) и ее цоколевка (б) Таблица 1.103. Состояния в схеме проверки четности К155ИП2 75 55 77г ~75 5 77 75 Й лг5 ал)д) 5 и, 75 Еб ф~ гг А'Р Г! 7 5 слова) н ЕО (выход нечетностн). Назначение данной микросхемы соответствует К!55ИП2. Состояния ее выходов в завнснмостн от числа высоких логических уровней, присутствующих на входах 1Π— !8, сведены в табл. 1.104. Микросхему ИП5 можво применить для проверки на четность слов, имеющих число разрядов большее, чем девять.
Например, прн длине слова 81 бит следует брать десять микросхем ИП5: девять из них создалут 81 вход, к девяти входам 10 — 18 десятой микросхемы следует подключить выходы ХЕ первых девяти микросхем. Рсзультат проверки получим на выходах ХЕ и ХО десятой микросхемы. Время проверки на четность такой двухступенчатой схемой 81-разрядного слова не превышает 40 нс. Ток, потребляемый одной микросхемой К531ИП5П, составляет 105 мА, время задсржкн распространения сигнала нс более 2! нс. Микросхема К155ИПЗ (рис. 1.130) четырехразрядное, скоростное АЛУ. Оно может работать в двух режимах, выполняя либо 16 логических, либо !6 арифметических операций. Для получения максимального быстродействия при обработке длинных цифровых слов в схеме АЛУ (рис.
1.130, а) прнсутствует внутренняя СУП. На входы АΠ— АЗ (активные уровни — аизкне) подается четырсхразрядное слово А (операнд А), на входы ВΠ— ВЗ вЂ” аналогичное слово-операнд В. Арифметико-логнческое устройство имеет четыре входа выбора БΠ— 33, с помощью которых можно выбрать 2'=16 функций устройства.
Реально число зтих фувкций в 2 раза больше: с помощью входа М (шойе соп(го1) переключаются режимы и АЛУ выполняет либо 16 арифметических операций, либо генерирует 16 логических функций двух переменных. На входе С„ принимается входной сигнал переноса. Результат выпол. пения одной из 32 выбранных функций АЛУ появляется на выходах РΠ— РЗ (активные уровни — низкие).
На выходе выделяется сигнал переноса (после четырех разрядов). Этот сигнал подается на вход С, слелующего АЛУ при составлении схен АЛУ большей емкости, Микросхема ИПЗ имеет три вспомогательных выхода: А= — выход компаратора, отображающий равенство операндов (выход имеет открытый колектор), П вЂ” выход генерации переноса, Р— выход распространения переноса. Выходы П и Р имеют активные низкие уровни. Микросхема К155ИПЗ управляется параллельными входами выбора $0 — 33 и входом управления режимом М. Если на входе М напряжение высокого уровня, запрещаются все внутренние переносы и прибор будет исполнять логические операции поразрядно.
При напряжении низкого уровня на входе М переносы разрешаются и будут вы. полняться арифметические Операции над двумя чстырехразрядными словами. За счет полной внутренней СУП снгнал переноса на выходе Сччч появляется при каждом входном сигнале переноса, поступившем на вход С„, Для организации переноса между корпусами АЛУ, объединяемыми в многоразрядную схему, используются выходы Р и (1. Данные, появляющиеся иа них, не зависят от состояния входа переноса С,.
Если от многокорпусного АЛУ не требуется максимальное быстро. действие, можно использовать простой режим пульсирующего переноса. Для етого выход переноса Сь+, соединяют со входом переноса С сле. дующего АЛУ. Для обеспечения высокоскоростных операций следует включать между приборами К155ИПЗ специальную микросхему уско- 12 — 788 177 ренного переноса К155ИП4. Один корпус ИП4 (см. рис, 1.182) может обслуживать четыре АЛУ ИПЗ. Йа выходе компаратора, т.
е, иа выходе отображения эквивалентности А=В, будет иапряжеиае высокого уровня, если на ассх четырех выходах Р оказались высокие логические уровни: Этот выход прамсня- дх ж да ж лЛ ла с, а1 Рис. 1.130. Арифметическо-логичесное устройство ИПЗ (а) и его цоколевка (б) 178 ется для отображения логической эквивалентности четырехбитиых слов, если АЛУ работает в режиме вычитания. Выход А=В имеет открытый коллектор, что дает возможность объединить несколько таких выходов по схеме «проволочное Иж Таким способом можно срав- зл О л! лг дг я с, Р яп л! Гее д л-л а) Рнс.
1.!3!. Входы н выхолы АЛУ Загз рз гзг„ог,,о рг„„ л я«я пи з жззлле / з и 5 з 7 ь1 Лг ау гу аь ж р г,м 1 а) Рис. 1.132. Схема ускоренного переноса ИП4 (а) и ее цоколевка (б) 12ь 179 низать слова, длина которых превышает 4 бит. Свгнал выхода А=В можно использовать совместно с снгналом Си+4 для выяснения соотношения: А)в нли А<В. Арифметнчсско.логическое устройство может работать с высокими (рнс.
1.131, б) илн низкими (рнс. 1.131, а) активными логическими уровнями. В зависимости от этого меняются знаки инверсии на входах и выходах (рис. 1.131), а также получаются различные таблицы соответствия логнческнх и арифметических функций кодам выбора функцвн (входы 30 — 33). В табл. 1.105 показан выбор функций АЛУ при высоких активных уровнях операндов и выходов.
В табл. 1.10б приведены аналогичные данные для активных иизхнх уровней. В обеих таблицах дан перечень арнфмстнчеснвх опера. ций без переноса н с переносом по входу С„. Операции с переносом отличаются на единицу. При операции А+А каждый бит сдвигается па одну (старшую) новацию. Микросхема АЛУ К!55ИПЗ потребляет ток 150, К53!ИПЗ вЂ” 220 н К555ИПЗ вЂ” 37 мА, Время задержки распространения сигнала от Та б л н ц а 1.!05. Выбор функций АЛУ ИПЗ прн высоких антнвных уровнях выбор функции Выходпые данные при актннных высоких уровчях Арифиетнческие операция (на входе М напРяжение г!изкогс уровня) Логические функции (на входе М вЂ” напряжение высокого уровня) 53 52 5) 50 Си=в (без йереносз) Сп = Ы (с переиосои) 180 Н Н Н Н Н Н Н В Н Н В Н Н Н В В Н В Н Н Н В Н В Н В В Н Н В В В В Н Н Н В Н Н В В Н В Н В Н В В В В Н Н В В Н В В В В В В В В В А А+В АВ 0 АВ В А(п В АВ А+В А+В В АВ 1 А+В А+В А А А+ В А+  — 1 А+ АВ (А+ В) + АВ А —  — 1 А — 1 А+ АВ А+В (А+В)+АВ А — 1 А+А (А+ В)+ А (А+ В) + А А — 1 А+1 (А+В)+1 (А+ В)+ 1 О А+ АВ+ 1 (А+ В)+ АВ+1 А — В АВ А+ АВ+ 1 А+ В+! (А+ В) + АВ + 1 АВ А+ А+! (А+ В) + А+ 1 (А+ В)+ А+ 1 А Т а б л и ц а 1,106.
Выбор функций при низких активных уровнях операндов Выбор функцнн Выходные данные прн актннаьж низких уроннях дрнфметнческне операции (нв входе М— напряженке аюкого уровня) Логнеескае фуак- нвн (вв входе М вЂ” напряжение высокого уровня) 53 Зя Н( ВО Сп=ы (без переноса) И = В (е переносом) и входов А), В) до выходов К составляют (соответственно): 42, !7 и 32 нс. Наибольшее время задержки распространения сигнала (50, 23 и 41 нс) наблюдается от входов Аи В; до выхода Свез.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
