 |
Накапливающий сумматор.
|
|
|
|
Накапливающий сумматор (НС) обычно представляет собой совокупность сумматора комбинационного типа и регистра (который хранит результаты суммирования как текущие, так и окончательные). Работает такой сумматор по формуле Si = Si-1 + A, (формула 1.1) где
Si –текущая сумма,
Si-1 –предыдущая(на предыдущем цикле суммирования),
А – очередное текущее слагаемое.
Результат замещает старое значение суммы. Очередное прибавление слагаемого тактируется синхроимпульсами. Учитывая такие особенности функцио-нирования накапливающие сумматоры называются иногда аккумуляторами. На схемах сумматоры обозначаются SM. В российских сериях интегральных микросхем(ИМС), соответственно – ИР(например-К155ИМ3). В американских
сериях они отдельно не обозначаются: SN40S08N. Интегральные микросхемы содержат,как правило, четырехразрядные комбинационные сумматоры. Чаще всего применяют четырехразрядные сумматоры комбинационного типа. Помимо выходных разрядов суммы и выхода переноса в сумматорах предусмотрен вход расширения С для обьединения сумматоров с целью повышения разрядности.
Многоразрядные сумматоры можно построить, прибегнув к обьединению синхронизирующих входов, а также соединению соответствующих входов и выходов переноса нескольких базовых сумматоров.
Эти сумматоры являются ядром арифметико-логических устройств(АЛУ), без которых, в свою очередь, не было бы процессоров. По сути, эти устройства является интегральными микросхемами, без которых не обходится
ни один компьютер в целом, ни сколько-нибудь сложное цифровое устройство.
где необходимо выполнять арифметичесие операции.
Накапливающие сумматоры применяются также, например, для формирования адреса ОЗУ, в генераторах сигналов произвольной формы.
|
|
|
Кольцевой счетчик.
Первая схема, которую мы рассмотрим - это схема кольцевого счётчика. Такой счётчик можно построить на основе сдвигового регистра. Схема кольцевого счётчика приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема кольцевого счетчика.
Рассмотрим работу этой схемы. Пусть первоначально в счетчике записано число 002. После первого же тактового импульса состояние счётчика станет равным 102, после второго - 112. Временные диаграммы этой схемы приведены на рисунке 2.
В результате анализа временных диаграмм можно определить, что коэффициент деления схемы кольцевого счётчика будет равен:
Кд = 2*n.
В качестве преимущества схемы кольцевого счётчика можно отметить то, что её быстродействие зависит только от времени задержки одного триггера. Это означает, что на кольцевых счётчиках можно реализовывать самые быстродействующие делители частоты.
То, что коэффициент деления пропорционален не степени количества триггеров, а только сумме является недостатком данной схемы. Это означает, что при увеличении коэффициента деления сложность схемы неоправданно возрастает по сравнению со схемой двоичного счётчика. Ещё одним недостатком схемы является то, что в результате воздействия помехи в регистр может быт записано число 012. В результате коэффициент деления схемы изменится, а это является недопустимым.
Ещё одним недостатком схемы кольцевого счётчика является то, что при количестве триггеров большем трёх, в результате воздействия помехи в регистр может быт записано число, содержащее несколько единиц. В результате коэффициент деления схемы изменится, а это является недопустимым.
Счетчик Джонсона.
Счетчик Джонсона.. Так часто называют кольцевой счетчик, который тоже строится на основе замкнутого регистра сдвига, но с одной перекрестной (инверсной) связью. На рис. 6 показана схема построенного таким путем счетчика, имеющего коэффициент пересчета 10.
|
|
|
Рисунок 6. Схема счетчика Джонсона.
Здесь регистр сдвига К155ИР1 дополнен D-триггером. Вход D-триггера соединен с выходом четвертого разряда регистра, а на информационный вход I регистра подан сигнал не с прямого, а с инверсного выхода этого триггера. За счет этого и реализуется перекрестная связь в кольце. В отличие от простейших кольцевых счетчиков счетчик Джонсона имеет коэффициент пересчета вдвое больший числа составляющих его триггеров. В частности, счетчик рис. 6 под воздействием счетных импульсов n последовательно проходит следующие состояния:
| n | Q1 | Q2 | Q3 | Q4 | Q5 |
Как видно, при счете сначала от первого разряда до последнего распространяется волна единиц, а затем волна нулей. В счетчике Джонсона, как и в других кольцевых счетчиках, возможны сбои в виде лишних волн нулей или единиц. Для предотвращения их в десятичном счетчике простая цепь связи инверсного выхода последнего и входа первого разряда I= Q 5 может быть заменена логической ячейкой, реализующей функцию I=Q1 Q 4+ Q 5. Связи, соответствующие этой ячейке, показаны штриховыми линиями на рис. 6. Подобная ячейка обеспечивает переход счетчика под воздействием входных импульсов из любой запрещенной комбинации в одну из разрешенных. На основе регистра с одной перекрестной связью может быть построен счетчик с любым четным коэффициентом пересчета. Если же нужен нечетный коэффициент пересчета 2N-1, то используется N-разрядный регистр сдвига, но на вход 1-го разряда подается сигнал не Q N, a QNQN-i. При этом по сравнению с обычным счетчиком Джонсона пропускается одна кодовая комбинация, полностью составленная из нулей.
Двоичные счетчики.
Счётчики используются для построения таймеров или для выборки инструкций из ПЗУ в микропроцессорах. Они могут использоваться как делители частоты в управляемых генераторах частоты (синтезаторах). При использовании в цепи ФАП счётчики могут быть использованы для умножения частоты как в синтезаторах, так и в микропроцессорах.
|
|
|
|
|
|
