Методические указания к лабораторным работам по курсу "Схемотехника эвм" Под редакцией Ю. М. Смирнова (стр. 3 из 7)

Требования к отчету

Отчет должен содержать электрические функциональные схемы, таблицы истинности, временные диаграммы сигналов исследуемых дешифраторов, результаты из-

мерений параметров выходных сигналов дешифраторов.

Контрольные вопросы

1. Что называется дешифратором?

2. Какой дешифратор называется полным (неполна.:)?

3. Определите закон функционирования дешифратора аналити
чески и таблично. - - <»

4. Поясните основные способы построения дешифраторов.

5. Что называется гонками и как они устраняются?

6. Каковы способы наращивания дешифраторов по количеству
входов и выходов и как они реализуются схемотехнически?

7. Объясните схему включения дешийратора-демультпплексора.

8. Поясните методику синтеза неполных дешифраторов.

Работа » 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГИСТРОВ СДВИГА

Цель работы - изучение принципов построения регистров сдвига, способе преобразования параллельного кода в последовательный и обратно, пакетирование регистров сдвига и их экспериментальное исследование.

В процессе самостоятельной подготовки к работе необходимо ознакомиться с теоретическими сведениями и подготовить по каждому пункту раздела "Задание и порядок выполнения работы" расчетные и теоретические материалы, электрические функциональные схемы исследуемых регистров и'временные диаграммы сигналов регистра сдвига. Перед началом рабе л предъявить преподавателю рабочие материалы для проверки и обсуждения. После выполнения работы каждый студент обязан представить преподавателю аккуратно оформленный отчет.

Продолжительность работы - 4 часа.

Теоретические сведения

Регистром называется операционный узел ЦВМ, предназначенный
для ввода, хранения, преобразования и вывода двоичного слова
или его частл. Регистр состоит из запоминающих элементов (триг
геров) и логически элементов, обеспечивающих выполнение следую- .
щих операций: прием слова из другого регистра, сумматора, счетчи
ка и т.п., передача слова в другой регистр, сумматор, счетчик и
т.п., преобразование прямого кода в обратный и наоборот, сдвиг
слова влево или вправо на требуемое число разрядов, преобразова
ние последовательного кода в параллельный и обратно, поразряд
ное логические операции (уг- „:.:енив, сложение, сложение по модулю
2). '

По сг.зеобу ввода и вывода информации различают регистры па
раллельные (регистры памяти), последовательные (регистры сдвига)
и параллельно-последовательные. В параллельных регистрах ввод и
вывод слова выполняется параллельным способом, т.е. все разряды
слова передаются одновременно, каждый разряд по своей цепи. В
регистрах сдвига разряды слова передаются последовательно во вре
мени, один разряд за другим, как при вводе, так Н"Щя* выводе ин
формации. В параллельно-последовательных регистрах ввод слова
осуществляется параллельным способом, а вывод - последовательным
или наоборот. * . ;.

Рассмотрим схемы регистров- различного назначения.

Параллельный регистр (рис. 13) обеспечивает прием, хранение и передачу слова. Схема построена на триггерах £S -типа и логических элементах И, И-ИДИ. Входные логические элементы обеспечивают прием слова в момент прихода управляющего сигнала записи ("Зап."), выходные - передачу слова из регистра в прямом или об-ратном коде в зависимости от управлявшего сигнала. Регистр имеет N информационных входов ^х/ , ^хг > •••» «^v # ^ выходов^ , U, .... j^j/ и четыре входа для управляющих сигналов.

С помощью управлятщего сигнала установки нуля ("Уст.О")-,- по
ступающего на /?-входы триггеров, все триггеры устанавливают в
нулевое состояние. Это состояние Q,Q₂.. . &# - СО... Q сохраняет
ся до тех пор, пока на входах регистре че появятся сигналы ^ ,
jCj..... х# и управляющий" сигнал записи. При «Д£ = / с при
ходом управляющего сигнала 'записи происходит переключение триг
гера L -го разряда в единичное состояние, при <ж_г'О_ триггер
остается в гулевом состоянии. Одновременное действие сигналов уо-
16

тановки нуля и записи недопустимо, так как комбинация ,? = /? ■ =

= I на входах &S -триггера является запрещенной. Считывание ин-' формации из регистра осуществляется в прш,:ом или обратном коде по сигналу выдачи прямого (ВПК) или обратного (ВОК) кода. Очевидно,, что одновременное действие сигналов'ЕПК и ВОК запрещено. В каждом разряде рассматриваемого.регистра прием и выдача информации осуществляются по одному каналу. Период работы такого регистра

^тЛ^е(^за./>.с/>А,л ~ среднее время задержки распространения сигнала в логическом элементе И;

(£зэ о)_Га ~ ^вР^емя задержки распространения с г нала в триггере, в качестве которого можно принять большее из времен задержек

- *&/> • ■<*£> ^гге^; Ёсц — время считывания информации из регистра.

Рис. 13

Примечание. Если учитывать время перехода t',t' элемента из одного состояния в другое, то период следует увеличить на большую из величин t^c-' , t^iO'

В регистре, изображенном на рис. 14,для записи используется парафазный код слова, т.е. одновременно прямой и обратный коды. Прием информации в регистр в этом случав осуществляется без предварительной установки его в нулевое состояние, т.е. за один

такт. По сигналу записи триггер с -го разряда регистра устанавливается в состояние, соответствующее значению х- , независимо от предшествующего состояния триггера. Выдача информации из регистра происходит также в парафазном коде по двум каналам при поступлении сигнала считыва^-.ля, или выдачи кода (ВК). Период работы регистра с приемом информации в n-рафазном коде

Выдача кода из регистра часто совмещается с записью кода на другой регистр. При этом схему передающего регистра 'можно упростить, исключив из нее схемы выдачи кода я соединив непосредственно выходы триггеров Q' , Q' передающего регистра с информационными входами принимающего регистра (рис. 15).

Операция сдвига заключается в перемещении содержимого всех разрядов регистра влево иди вправо на определенное число разрядов. Для сдвига кода используются регистры сдвига, которые в зависимости от направления сдвига делятся на регистры со сдвигом информации вправо (в сторону младших разрядов); регистры со сдвигом информации влево (в сторону старших разрядов); реверсивные регистры, обеспечивающие сдвиг информп.ш вправо или влево в зависимости от управляющего сигнала.

Регистры сдвига находит широкое применение в цифровой технике. Они могут использоваться в устройствах управления в качестве распределителей импульсов, для построения кольцевых считчиков,

для преобразования параллельного кода в последовательный и обрат
но. .

Для построения регистров сдвига могут быть использованы триггеры разных типов: «Z¹, QS, C?Af, 2>V .В регистре на потенциальных элементах сдвиг информации осуществляется обычно по двухтактной схеме. В этом случае каждый разряд регистра сдвига состоит из двух триггеров: ооновного и вспомогательного. На рис. 16 приведена схема регистра для сдвига информация вправо, выполненная на тактируемых #S -триггерах. Основные и вспомогательные триггеры образуют два регистра: основной (>?<?/) я вспомогательный