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

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

что лампа Л i закроется, а лампа Л2 полностью откроет­ ся. Таким образом, при каждой додаче запускающего импульса на вход триггер переходит в новое устойчивое

состояние.

.

Свойство триггера иметь два

устойчивых состояния

позволяет использовать его в качестве одноразрядного двоичного сумматора. Такой сумматор принято называть одноразрядным двоичным счетчиком и условно обозйа-

Рис. 23. Простейший вариант триггерной схемы — одноразряд­ ный двоичный счетчик.

чать на схемах так, как показано на рис. 23,6.

Выход

А — выход суммы данного разряда, а выход В =

А — вы­

ход переноса в соседний старший разряд. Одноразрядный счетчик в отличие от комбинационно­

го сумматора имеет только один вход, поэтому числа в него подаются для суммирования не одновременно, а последовательно, одно за другим. Кроме того, счетчик является фиксирующим элементом, так как введенное в

него число сохраняется после снятия входного импульса. В качестве нулевого положения счетчика может быть принято одно из двух устойчивых состояний триггера. Однако этот выбор -непроизволен, он зависит от того, на какие электроды ламп (сетки или катоды) подаются за­ пускающие импульсы,, и от способа передачи единицы

переноса в старшие разряды.

Триггер широко используется не только в качестве счетчика для суммирования чисел, но и как регистр

91

(устройство для запоминания кода одного числа или команды), как сдвигатель, а также в качестве элемента управляющих схем.

Вариант триггера, выполненного на двух полупровод­ никовых триодах, (показан, на рис. 24. Когда триод ПТ1 находится в закрытом-состоянии, так как подано напря-

Рис. 24. Триггерная схема на полупроводниковых триодах.

жение от делителя на сопротивлениях R i и /?„, на вход инвертора с триодом ЛТ2 через сопротивление R k 1 по­ дается напряжение—6s, и триод П'Г2 открыт. При от­ крытом ПТ2 напряжение на его коллекторе близко к нулю, так как на сопротивление R k 2 падает почти все напряжение — 6s. Поэтому, несмотря на перекрестную связь, триод ПТ] удерживается в закрытом состоянии.

Перевод триггера из одного устойчивого

состояния

в другое производится

путем подачи на вход р или на

вход

q отрицательного импульса, открывающего запер­

тый

триод.

на базу триода 'через

диод Д и

Импульс подается

емкость С. Высокоомное сопротивление R служит для запирания одного из диодов Д отрицательным напряже­ нием, поданным с коллектора запертого триода. Если,

92

например,

триод ПТ1 открыт

и триод ПТ2 закрыт, то

напряжение

через

сопротивление R подается на диод

Д 1 и запирает его.

Диод же Д2

открыт, так как на кол­

лекторе открытого триода ПТ] напряжение близко к ну­ лю. Поэтому отрицательный импульс, поданный .на об­ щий счетный вход триггера, открывает запертый триод ПТ2 и переводит триггер в новое устойчивое положение.

Из нескольких триггеров

можно составить схему

с ч е т ч и к а и м п у л ь с о в ,

которая

применяется во

многих устройствах

машины.

Для подсчета количества

импульсов, выражаемого «-разрядным

двоичным чис­

лом,

такой счетчик

должен

содержать п триггерных

схем,

соединенных последовательно в цепочку.

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА

Арифметическое устройство (АУ)—масть электронной цифровой машины, предназначенная для выполнения арифметических операций надчислами и логических операций над числами .и командами программы. Все операции оно производит над информацией, получаемой из запоминающих устройств, а вид и порядок выполне­ ния этих операций определяются устройством управле­ ния. Таким образом, АУ тесно связано с другими устрой­ ствами ЭЦМ и органически входит в ее состав.

Классификация арифметических устройств

В зависимости от требований, предъявляемых к ма­ шинам (в отношении круга решаемых задач, быстродей­ ствия, экономичности использования, надежности рабо­ ты применяемых в схемах типов элементов и т. п.), в настоящее время построено большое количество разно­ образных арифметических устройств. Их можно класси­ фицировать по следующим основным характеристикам:

1.

В з а в и с и м о с т и от о с н о в а н и я с и с т е м

с ч и с л е н и я

чис е л , с которыми оперирует

машина,

арифметические устройства бывают:

 

а)

двоичными, т. е. числа, над которыми производя

ся операции

в арифметическом устройстве

машины,

представлены в двоичной системе счисления; подавляю­ щее большинство эксплуатируемых в настоящее время машин имеет двоичные АУ (например, машины БЭСМ, «Стрела», «Урал» и др.);

94

б) десятичными (американская машина ЭНИАК); в)-двоично-десятичными (американские машины

УНИВАК, ИБМ 705 и 7070 и др.); г) троичными (машина «Сетунь»),

2. В з а в и с и м о с т и от ф о р м ы п р е д с т а в л е ­ ния чисел, с которыми оперирует машина, арифмети­ ческое устройство может быть предназначено:

а) для чисел, представленных с фиксированной за­ пятой (средние и малые машины «Урал-1», «Киев», «Се­ тунь» и др.);

б) для чисел, представленных с плавающей запятой (машины «Стрела», БЭСМ, «Раздан-2» и др.);

в) как для нисел, представленных с фиксированной запятой, так и для чисел, представленных с плавающей

запятой (машины М-2,

«Урал-2» и др.).

3. В з а в и с и м о с т и

от п р и н ц и п а д е й с т в и я

о д н о р а з р я д н о г о

с

у м м а т о р а арифметические

устройства могут быть комбинационными или .накапли­ вающими:

а) Принцип действия к о м б и н а ц и о н н о й (кодо­ во-позиционной) суммирующей схемы (рис. 25) заклю­ чается в получении суммы двух чисел путем изменения

состояния

'Элементов схемы

при

о д н о в р е м е н н о м

воздействии на ее вхо­

 

 

 

 

ды комбинаций уровней

 

 

 

i Результат

напряжений,

соответ­

 

 

 

(сумма)

ствующих кодам чисел.

 

У(омбинационнся

Сумма на

выходе сох­

 

раняется только до тех

 

I

суммирующая

 

I

 

схема

пор, пока

на

входах

 

 

имеется

комбинация

1-е слагаемое I

2-е слагаемое

напряжений,

соответ­

ствующая

слагаемым.

 

 

 

 

Суммирующая

схема

Рис. 25.

Комбинационная сум­

возвращается

в исход­

 

 

мирующая схема.

ное (нулевое) состоя­

 

 

 

 

ние, как только снимаются поданные сигналы.

б) Н а к а п л и в а ю щ и е

суммирующие схемы (рис.

26) используют накапливающие

одноразрядные сумма­

торы, построенные на триггерных элементах. Принцип действия такой схемы заключается .в получении суммы двух или большего количества чисел 'путем п о с л е д о ­ в а т е л ь н о г о с ч е т а импульсов, соответствующих

95

единице данного разряда. Накапливающий (но не «на­ копительный») сумматор для'каждого разряда слагае­ мых имеет только один вход. Конечный результат (сум­ ма) устанавливается на выходе суммирующей схемы только после прохождения счетчиком всех промежуточ­ ных положений, соответствующих значениям промежу­ точных сумм. Результат сохраняется на выходе суммато­

Результ ат

(сумма)

Счетно-импульсная суммирующая схема

1- е слагаемое Стирающий 2- е слагаемое импульс(, Сброс")

Рис. 26. Накапливающая суммирующая схема.

ра до

прихода специального

стирающего

импульса

(«сброс»).

 

 

4.

 

В з а в и с и м о с т и от с п о с о б а в в о д а р а

р я д о в

с л а г а е м ы х суммирующая схема может быть

либо

параллельного, либо последовательного

действия:

а)

При п а р а л л е л ь н о м

суммировании

все разря­

ды одного числа подаются в суммирующую схему одно­ временно, поэтому ввод многоразрядного числа занимает столько же времени, сколько ввод одного разряда. Коли­ чество отдельных каналов передачи и входов суммирую­ щей схемы должно соответствовать количеству разрядов чисел, следовательно, она должна содержать, в общем случае, столько одноразрядных сумматоров, соединенных

в последовательную цепочку, сколько

разрядов

имеют

числа, с которыми оперирует машина («Стрела»,

БЭСА4

и др.).

суммировании

б) П р и п о с л е д о в а т е л ь н о м

разряды слагаемых подаются в суммирующую

схему

последовательно, поэтому время ввода зависит от коли­ чества разрядов вводимых чисел. Суммирующая схема при последовательном суммировании имеет только один одноразрядный сумматор, .вследствие чего затрачивает

96

на суммирование значительное время (например, малая

американская машина «Монробот» и «Рекомп-П»),

су

в)

П о с л е д о в а т е л ь н о - п а р а л л е л ь н о е

мирование обычно применяется при работе машины с двоично-десятичными кодами чисел. Такая схема соче­ тает в себе (принципы работы схем (Последовательного и параллельного суммирования. При использовании, на­ пример, двоично-деоятичного кода 8—4—2—1 десятичные разряды числа могут подаваться в схему последова­ тельно во времени, а четыре двоичные цифры одного де­ сятичного разряда поступают одновременно. Как по числу элементов, так и по времени выполнения операции такая суммирующая схема занимает промежуточное по­ ложение между двумя первыми.

5.Суммирующие схемы арифметических устройс

могут отличаться друг от друга и по с п о с о б у вы­ п о л н е н и я п е р е д а ч и е д и н и ц ы п е р е н о с и в старшие разряды при суммировании — последовательно из разряда в разряд, либо одновременно ,по цепи сквоз­

ного

переноса:

а)

При п о с л е д о в а т е л ь н о й п е р е д а ч е пере­

нос, возникший в сумматоре какого-либо разряда, мо­ жет вызвать перенос в сумматоре следующего разряда, этот в следующем и т. д. В наиболее неблагоприятном случае, с точки зрения времени выполнения операции, может возникнуть столько переносов, сколько разрядов слагаемых.

б) В случае применения суммирующей схемы с од­ н о в р е м е н н о й пе р е д а ч е й единицы переноса меж­ ду одноразрядными сумматорами (перенос, возникший в каком-либо разряде по цепи сквозного переноса, одно­ временно воздействует на-все сумматоры старших раз­ рядов, результат сложения в которых равен единице, до того разряда включительно, где результат сложения ра­ вен нулю. Здесь передача единицы переноса заканчи­ вается. При одновременной передаче единицы переноса количество элементов в суммирующей схеме несколько увеличивается, но значительно сокращается время сум­ мирования.

В существующих сейчас электронных цифровых вы­ числительных машинах применяются АУ, в которых рас­ смотренные принципы используются в самых различных сочетаниях. Это определяется требованиями 'быстродей-

7

А. Нечаев

97

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/124908