Материал: Нечаев А.Н. Устройство и работа электронных цифровых машин

Ниже мы приведем примеры построения ряда про­ стейших логических схем, предназначенных для выпол­ нения в машине некоторых элементарных операций пре­ образования информации. Все эти схемы являются ком­ бинационными, т. е. значение выходных сигналов зависит от комбинации напряжений сигналов, одновременно по­

даваемых на входы схемы.

Д в о й н ы м к л а п а н о м (ДК) называется логиче­ ская схема, предназначенная для передачи па выход од­ ного из двух чисел, поступивших на входы, в зависимо­ сти от наличия пли отсутствия управляющего сигнала. Двойной клапан состоит из цепочки одноразрядных двой­ ных 'клапанов. Количество клапанов в цепочке соответ­ ствует количеству двоичных разрядов, представляющих

число в машине.

Одноразрядный двойной клапан имеет три входа: два числовых р и q и один управляющий S, а также один числовой выход А.

Логика работы одноразрядного двойного клапана отвечает логической формуле A = p S -\ -q S , т. е. если на

Функциональная схема одноразрядного двойного кла­ пана содержит один инвертор, в котором получается ин­

вертированный сигнал 5, две схемы совпадения, одну —

П р е о б р а з о в а т е л е м (Пр) называется логиче­ ская схема, предназначенная для преобразования в арифметических устройствах машины отрицательных чи­ сел в обратный или дополнительный код. Двоичный пре­ образователь числа состоит из цепочки одноразрядных преобразователей, в каждом из которых получается до­ полнение цифры данного разряда числа до 1. Схема од­ норазрядного преобразователя имеет два входа — чис­ ловой р и управляющий S и один числовой выход А.

Логика его работы заключается- в следующем: сигнал на выход схемы проходит с числового входа инвертиро­ ванным или неинвертированным в зависимости от того, высокого или низкого уровня сигнал подан на управ­ ляющий вход. В качестве управляющего сигнала исполь-

80

По логической формуле можно легко построить функ­ циональную схему. Эта схема должна содержать два_ин-

вертора для получения инвертированных сигналов р и S, две схемы совпадения, реализующие логические умно­ жения p S и p S, и одну собирательную схему, реализую­ щую логическое сложение p S + pS.

На рис. 17,а представлена принципиальная схема од­ норазрядного преобразователя, а на рис. 17,6 соответ­ ствующая ей функциональная схема. Эта схема несколько отличается от ранее рассмотренной. Отличие состоит в

схеме имеется дополнительный инвертор И2, выполнен­

разряду числа, подлежащего преобразованию, поступает в виде высокого или низкого уровня напряжения на чис-

ловой вход (сетка правой половины лампы Л,). С анода этой лампы инвертированный сигнал р подается на один из входов схемы совпадения Сп (диод Дз) и одно­ временно через сопротивление R-0 на сетку левой поло­ вины лампы Л,. Затем этот сигнал поступает .на схему совпадения Сп2 (диод Д 1 ). Управляющие сигналы S и

Схема сравнения чисел состоит из п одноразрядных схем, работа которых в общем случае для г-го разряда

описывается логической формулой А\ = р { q\ + р\ q\. Функциональная схема должна содержать два инверто­

ра Hi и И2 для получения отрицаний р и q, две схемы совпадения Cni и Сп2 для реализации логического умно­

жения p q и р ~ и одну собирательную схему Сб для по­ лучения логического сложения pq + P Я-

С д в и г а т е л ь (Сд). При выполнении арифметиче­ ских и логических операций над числами или командами возникает необходимость производить сдвиг вправо или влево всех разрядов числа или команды на требуемое количество разрядов. Такой сдвиг производится схемой, состоящей из цепочки одноразрядных сдвигателей, коли­ чество которых определяется максимальным числом раз­ рядов чисел, представляемых в машине.

Каждый одноразрядный сдвигатель имеет один чис­ ловой вход; количество управляющих входов и числовых выходов определяется наибольшим числом разрядов сдвига, которое может осуществлять сдвигатель. Логиче­ ская формула и логичеокая таблица пишутся для каж­ дой конкретной схемы сдвигателя.

82

В качестве примера рассмотрим комбинационный од­ норазрядный сдвнгатель вправо на пять разрядов, функ­ циональная схема которого приведена на рис. 18,а, а принципиальная — на рис. 18,6.

Сдвнгатель состоит из шести схем совпадения и име­ ет один числовой вход, 'шесть управляющих входов и

Лп

в)

шесть числовых выходов. Схемы совпадения выполнены на сопротивлениях и полупроводниковых диодах.

Если на числовой вход р подан сигнал низкого уров­ ня напряжения, то независимо от того, на какой из уп­ равляющих входов подан сигнал высокого уровня, на всех выходах Ао, А],..., А 3, являющихся выходами схем совпадения Спо, Спь ..., Сп5 , будут сигналы низкого уров­ ня. Если на числовой вход подан сигнал высокого уров­ ня, он пройдет натот числовой выход, на управляющую шину которого будет подан также сигнал высокого уров­ ня. Например, при сдвиге числа вправо на три разряда

полненной на диоде Дз и сопротивлении /?3, будут сиг­ налы высокого уровня, и поэтому на ее выходе А 3 по­ явится сигнал высокого уровня. Выходы всех остальных схем совпадения заперты проводящими диодами До, Дь Дг, Дч и Д5 , так как на соответствующих управляющих

входах имеются сигналы низкого уровня. Если нужно число пропустить через сдвигатель 'без сдвига, сигнал высокого уровня подается на управляющую шину.

Условное обозначение сдвигателя на функциональных схемах показано на рис. 18,в, где через I и к обозна­ чено соответственно количество числовых и управляю­ щих входов, а через п — количество выходов. Макси­ мальное число разрядов сдвига т — п — 1; направление

сдвига указывается стрелкой над Сд (например, Сд). Сдвнгатели такого типа могут применяться в арифмети­ ческом устройстве машины.

И з б и р а т е л ь н о й с х е м о й (ИС) называется логическая схема, у которой определенной комбинации сигналов на входах соответствует вполне определенная комбинация управляющих сигналов на выходах. Изби­ рательные схемы называют также д е ш и ф р а т о р а м и. В машинах попользуется большое количество разнооб­ разных избирательных схем, логические формулы для которых пишутся в каждом конкретном случае.

В качестве примера рассмотрим избирательную схе­ му, имеющую шесть входов (р|, рг,..., Рб) и два выхода А и В. Логика работы заключается в том, что при пода­ че на входы комбинации сигналов, соответствующих ко­ ду 000001, на выходе А должен быть сигнал высокого уровня напряжения, а на В — низкого; при подаче кода 000010 на выходе А — сигнал .низкого, а на В —высокого уровня напряжения; при любой другой комбинации вход­ ных сигналов на выходах А и В должны быть сигналы низкого уровня. Такая логика описывается логической таблицей, приведенной на рис. 19,а. ' Функциональная схема блока приведена на рис. 19,6. Подстановкой зна­ чений сигналов, указанных в таблице, легко проверить правильность работы этой схемы.

Логику схемы можно описать и с помощью логиче­ ских формул, которые нетрудно составить по функцио­ нальной схеме:

для выхода А:

А = Рх ‘ Pi ' Ра ‘ Рх‘ Рь + />«!

для выхода В:

В — Pi ' Pi ‘Ра ’ Pi ‘ Рь~\-Ръ-

84