Цифровые узлы комбинационного типа (сумматоры, шифраторы, дешифраторы). Занятие № 22

1.

ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ
Лекция
по учебной дисциплине «Вычислительная техника и
информационные технологии»
(Д-0205-1)
Тема № 7: «Цифровые узлы комбинационного типа»
Занятие № 22: «Цифровые узлы комбинационного типа
(сумматоры, шифраторы, дешифраторы)»
Руководитель занятия – доцент 2 кафедры,
к.т.н., полковник Филимонов В.А.
г. Санкт-Петербург
2018

2.

2
Литература для самостоятельной работы:
1. Вычислительная техника и информационные технологии.
/Под общ. ред. Н. П. Грачева. – СПб.: Военная академия связи.
2014. – 204 с.: ил.
2. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника:
Учебник для вузов; Под ред. О.П.Глудкина. М.: Горячая линия –
Телеком, 2005 . –768 с.: ил.
3. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ –
Петербург, 2005. – 528 с.
Кафедра №2, ВАС

3.

3
Учебные вопросы:
1. Классификация цифровых узлов.
2. Сумматоры и суммирующие
устройства.
3. Шифраторы.
4. Дешифраторы.
Кафедра №2, ВАС

4.

Первый учебный вопрос
4
• Цифровыми
автоматами
или
конечными
автоматами в общем случае называют все системы,
предназначенные
для
цифровой
обработки
информации.
• Различные компоненты, входящие в состав
цифрового автомата, по функциональному уровню
можно условно разделить на элементы, узлы и
устройства.
Кафедра №2, ВАС

5.

5
Первый учебный вопрос
Элемент цифровой схемы выполняет простейшую
основную или вспомогательную функцию (логические
элементы, элементы памяти, усилители и т.д.).
Узел самостоятельно решает более сложную задачу,
включает в себя группу элементов, имеет свое
название, отражающее выполняемую функцию
(сумматор, дешифратор, регистр и т. д.).
Устройство, как правило, состоит из типовых узлов
и отдельных элементов, и реализует определенный
алгоритм преобразования информации или комплекс
задач (арифметико-логическое устройство и т.п.)
Кафедра №2, ВАС

6.

6
Первый учебный вопрос
По способу передачи сигналов в цепях автомата различают
асинхронные ЦА и синхронные (тактируемые) ЦА.
Цифровые узлы в зависимости от входящих в них элементов
разделяют на комбинационные и последовательностные.
х1
х2
X
х3
хn
Ц УК Т
y1
y2
Y
ym
Кафедра №2, ВАС

7.

7
Первый учебный вопрос
Комбинационные узлы строятся только на ЛЭ.
Сигналы на выходе в таких узлах в данном такте (n)
определяются
комбинацией
входных
сигналов
действовавших в том же такте: Yn=f(Xn).
Последовательностные узлы помимо ЛЭ имеют в
своем составе элементы памяти. Сигналы на выходе в
таких узлах в данном такте (n) определяются не только
комбинацией входных сигналов, действовавших в том
же такте, но зависят также от последовательностей
входных сигналов в предыдущих тактах.
Кафедра №2, ВАС

8.

8
Первый учебный вопрос
Синтез ЦУ комбинационного типа
осуществляется регулярным методом:
1) по заданным требованиям к узлу составляются таблицы истинности;
2) по таблице записываются булевы функции;
3) производится их минимизация и приведение к виду, обеспечивающему
реализацию в заданном базисе;
4) строится функциональная схема;
5) выбирается элементная база и разрабатывается принципиальная схема
узла.
Кафедра №2, ВАС

9.

9
Второй учебный вопрос
2. Сумматоры и суммирующие
устройства.
Кафедра №2, ВАС

10.

10
Второй учебный вопрос
Исключающее ИЛИ (узел неравнозначности,
сумматор по модулю два)
Исключающее ИЛИ - ЦУКТ с двумя входами и одним выходом.
Сигнал "1" на выходе имеет место тогда, когда на входе действуют
разные сигналы.
x1
х2
у
0
0
0
0
x1
0
0
0
0
1
1
1
0
1
&
0
0
1
0
&
0
0
y
0
0
1
x1x1x2
&
&
0
x2
0
x2x1x2
Кафедра №2, ВАС

11.

Второй учебный вопрос
11
155ЛП5 - 4 сумматора
по модулю два
1
2
x1
0
M2
0
x2
0
y
x1
x2
0
=1
0
0
y
0
0
5
0
9
0
12
13
0
3
0
6
0
8
0
11
0
4
10
=1
=1
=1
0
0
=1
0
Кафедра №2, ВАС

12.

Второй учебный вопрос
12
Полусумматор - узел для сложения
двух одноразрядных чисел
x1
0
Х1
X2
S
P
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
=1
0
x2
0
0
x1
HS
S
S
&
0
0
S
P
x2
P
P
Кафедра №2, ВАС

13.

Второй учебный вопрос
13
Полный сумматор - узел для сложения трех
одноразрядных чисел
Si
Ai
HS
S
HS
S
S
A
Bi
P
C
Ci
0
S
S
B
P
Pi
SM
P
P
1
0
P
0
Кафедра №2, ВАС

14.

Второй учебный вопрос
14
Полный сумматор - узел для сложения трех
одноразрядных чисел
№ наб.
A
B
C
S
P
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
2
0
1
0
1
0
3
0
1
1
0
1
4
1
0
0
1
0
5
1
0
1
0
1
6
1
1
0
0
1
7
1
1
1
1
1
Кафедра №2, ВАС

15.

Второй учебный вопрос
15
Суммирующее устройство
последовательного действия.
A
SM
S
S
B
t зд
C
=T
P
Кафедра №2, ВАС

16.

Второй учебный вопрос
16
Суммирующее устройство параллельного
действия.
A1
A2
B1
An
B2
S
SM
C
S
Bn
S
SM
S
SM
S
Sn
Pn
P
P
P
Кафедра №2, ВАС

17.

Третий учебный вопрос
17
Шифраторы
Кафедра №2, ВАС

18.

Третий учебный вопрос
18
Шифратор (кодер) - комбинационный узел с m
входами и n выходами. При подаче "1" на один из
входов, на выходе образуется соответствующий nразрядный код. Максимальное количество входов:
mmax = 2n
Кафедра №2, ВАС

19.

Третий учебный вопрос
x1
x2
x3
x4
x5
x6
x7
y3
y2
y1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
19
вход x0 не делается, т.к. выходной код 000 имеет место, когда все xi=0
Кафедра №2, ВАС

20.

Третий учебный вопрос
x1
x2
x3
x4
x5
x6
20
x7
0
0
1
y1
x1
1
0
0
0
0
0
x2
2
x3
3
1
0
y2
x4
4
x5
5
x6
6
x7
7
0
0
0
0
1
0
CD
1
y1
2
y2
4
y3
y3
0
0
Кафедра №2, ВАС

21.

Четвертый учебный вопрос
21
Дешифраторы
Кафедра №2, ВАС

22.

Четвертый учебный вопрос
22
Дешифратор (декодер) - комбинационный
узел, преобразующий m-разрядный параллельный
код, подаваемый на вход дешифратора, в сигнал
"1" на одном из n его выходах. Максимальное
число выходов:
nmax = 2m .
Кафедра №2, ВАС

23.

Четвертый учебный вопрос
x1
x2
x3
y0
y1
y2
y3
y4
y5
y6
y7
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
1
23
Кафедра №2, ВАС

24.

Четвертый учебный вопрос
x1 x1 x2
x2 x3 x3
24
V
0
0
&
0
0
0
0
0
y0
&
0
0
0
DC
y1
x1
0
0
0
0
0
y5
&
0
0
0
y2
3
y3
4
y4
5
y5
x3
4
6
y6
7
y7
y6
&
0
0
0
y1
2
y4
&
0
0
0
0
2
&
0
0
0
y3
x2
0
0
0
0
y2
y0
&
0
0
0
0
1
&
0
0
0
0
1
0
y7
Кафедра №2, ВАС

25.

ЛЕКЦИЯ ЗАВЕРШЕНА!