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 |