Навигация
2. ОПИСАНИЕ БЛОКА РЕГИСТРА
В задании используются универсальные регистры, разрядность которых (n) можно определить по количеству выходов. В регистре к1500ир141 имеется 4 выходов следовательно разрядность регистра (n) будет равна 4 Микросхема к1500ир141 представляет собой регистр, состоящий из 4 D-тиггеров. Выходы М01 и М02 позволяют выбрать один из четырех режимов работы регистра: загрузка данных, хранение данных, сдвиг данных в лево или в право. Все операции (кроме хранения) происходят по положительному перепаду на тактовом входе С. Регистр имеет 2 последовательных входа SIL (вход данных для сдвига в право) и SIR (вход данных для сдвига влево). При напряжении высокого уровня на входах М01 и М02 регистр хранит данные независимо от сигналов на других входах. Условно графическое обозначение микросхемы к1500ир141 представлено на рисунке 2.
Рисунок 2-Условно графическое обозначение микросхемы к1500ир141 и обозначение входов и выходов
Для данной микросхемы существуют 2 способа записи информации последовательный и параллельный. При последовательном способе записи сигнал V должен быть низкого уровня, а код, который записывается, должен поступать на вход D0. С каждым тактовым импульсом М01 входной код продвигается на один разряд в сторону старшего разряда. При параллельном способе записи код подается на входы D4-D1. Запись проводится в паузе между тактовыми импульсами М01 при V=1 импульсом М02. Если после записи число нужно сдвинуть, то регистр переводят в режим сдвига сигналом V=0 и руководят с помощью импульсов М01. При условии, что Q1 - выход младшего разряда, а Q4 - старшего, информация в регистре сдвигает влево (обратной сдвиг). Но он может быть преобразован и в регистр со сдвигом вправо (прямой сдвиг). Для этого необходимо выполнить следующие внешние соединения: D3 с Q4, D2 с Q3, D1 с Q2. Код записывают по входу D4 при V = 1, а руководят регистром тактовыми импульсами М02. Таким образом, в рассмотренном регистре выполняются условия как прямого, так и обратного сдвигов. Регистр имеет выходы от всех разрядов, что позволяет считывать записанный код как в последовательной, так и в параллельной формах представления информации во времени.
Рисунок 3 – Логическая схема регистра к1500ир141
Регистр к1500ир141 является универсальными (регистр общего назначения), он может использоваться для временного хранения любых данных, при этом позволять работать как с регистром целиком, так и отдельно и с каждой его половиной, (регистры АН, ВН, СН, DH -- старшие (High) байты, а регистры AL, BL, CL, DL -- младшие (Low) байты, соответствующих двухбайтовых регистров). Но также универсальный регистр к1500ир141 может использоваться и как специальный при выполнении некоторых конкретных команд программы.
В данной работе требуется рассчитать сигналы на выходе микросхемы к1500ир141 после подачи на вход двоичного сигнала 1110 при сдвиге влево на 4 разряда. При сдвиге влево происходит смещение операнда на более уровень а на его место устанавливается сигнал 0. Процесс сдвига показан в таблице 2.
Таблица 2 – процесс сдвига влево на 4 разряда.
Вход триггера Q4 Q3 Q2 Q1
Число сдвига 1 1 1 0
Число после 1-го сдвига 1 1 0 0
Число после 2-го сдвига 1 0 0 0
Число после 3-го сдвига 0 0 0 0
Число после 4-го сдвига 0 0 0 0
Результатом сдвига будет двоичное число 0000.
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУММАТОРАПараллельные четырехразрядных сумматоры предназначены для одновременного суммирования двух четырехразрядных чисел и характеризуются различными способами передачи сигналов переноса от младших разрядов сумматора к старшим.
Четырехразрядные сумматоры выполняют операцию арифметического сложения двух четырехразрядных двоичных чисел. Количество входов и выходов сумматора определяется разрядностью слагаемых. Быстродействие сумматора определяется временами распространение сигнала через все его элементы, и потому оно значительно ниже быстродействия элементов.
Рисунок 4 – Двоичный сумматор К555ИМ3
13-ввход переноса; 10,11,8,7,3,4,1,16-входы ;12-общий; 9,6, 2, 15-выходы суммы; 5-UЛ выход переноса.
Необходимо спроектировать сумматор, который имеет модель типа К555ИМ3. Для того чтобы узнать сигналы на выходе четырехразрядного сумматора К555ИМ3 при подаче на входы сигналов 0100 и 1101, необходимо сложить эти числа.
С = 0011 - первое слагаемое
+
D = 1100 - второе слагаемое
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
С+D = 01111 - сумма
Таблица 1 – сигналы на сумматоре поле выполнения операции
Сумма этих чисел и будет на выходе сумматора. Сигналы на входе и выходе сумматора показаны на рисунке 5
| DD2 | A4 | 0 | P4 | 0 |
| B4 | 1 | |||
| A3 | 1 | S4 | 1 | |
| B3 | 1 | |||
| A2 | 1 | S3 | 1 | |
| B2 | 1 | |||
| A1 | 0 | S2 | 1 | |
| B1 | 1 | |||
| P0 | 0 | S1 | 1 |
Для построение 8 разрядного сумматора необходимо соединить 2 четырехразрядных сумматора К555ИМ3, способом, показанным на рисунке 5
Рисунок 5 – Способ построения 8 разрядного сумматора на базе двух четырехразрядных сумматора К555ИМ3
При построении сумматора для восьмиразрядных чисел нужно учитывать, что на входы этого сумматора слагаемые поступают параллельно, а перенос между разрядами передается последовательно.
Для расчета сигналов на выходе восьмиразрядного сумматора при подаче на вход сигналов 11110000 и, 00000001 необходимо сложить эти числа.
Выполним сложение двух восьмиразрядных чисел С и D.
С = 1111 0000 - первое слагаемое
+
D = 0000 001 - второе слагаемое
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
С+D = 01111 0001 - сумма
2 тетрада 1 тетрада
1 тетрада – 4 младших разряда числа
2 тетрада – 4 старших разряда числа
Для сложения старшие разряды чисел С и D поступают на информационные входы микросхемы DD2, а цифры младших разрядов – на входы DD1 параллельным способом. Сигналы на выходах и входах микросхему после выполнения операции показаны на таблице 2
Таблица 2 – Значения сигналов на выходах и входах микросхему К555ИМ3 после выполнения сложения 11110000 и 00000001.
| DD2 | A4 | 0 | P4 | 0 |
| B4 | 1 | |||
| A3 | 0 | S4 | 1 | |
| B3 | 1 | |||
| A2 | 1 | S3 | 1 | |
| B2 | 0 | |||
| A1 | 1 | S2 | 1 | |
| B1 | 0 | |||
| P0 | 1 | S1 | 1 | |
| DD1 | A4 | 0 | P4 | 0 |
| B4 | 1 | |||
| A3 | 0 | S4 | 0 | |
| B3 | 1 | |||
| A2 | 1 | S3 | 0 | |
| B2 | 0 | |||
| A1 | 1 | S2 | 0 | |
| B1 | 0 | |||
| P0 | 0 | S1 | 1 |
Выполним перевод результата сложения из двоичной системы счисления в десятичную, восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления. Для удобства сначала переведем число в шестнадцатеричную систему счисления, затем в десятичную и восьмеричную системы счисления.
Для перевода двоичного числа в шестнадцатеричную систему счисления необходимо разложить число на тетрады и перевести его в шестнадцатеричную систему счисления, затем сложить их согласно приоритету тетрада.
Для перевода в десятичную систему счисления необходимо разложить шестнадцатеричное число на разряды, затем каждый разряд, начиная с младшего умножить на 16 в степени старшинства разряда начиная с нулевой степени, после чего сложить результат.
f1(16) = 15* 161 + 1*160=241(10)
Результат: 241(10)
Для перевода из десятичной системы счисления в восьмеричную необходимо разделить десятичное число на 8 до деления без остатка, результатом будет число сложное из остатков от деления, начиная с последнего остатка
|
|
|
|
| 240 30 8 |
|
|
| 6 |
241 8
1 24 3Результат 361(8)
Результаты расчетов:
011110001 (2) 24110) 361 F1(16)
Заключение
Исследуя в данной курсовой работе многофункциональное арифметическо-логическое устройство, я пришел к выводу, что АЛУ реализует важную часть процесса обработки данных вычислительных операций. В результате работы были рассмотрены схемы обобщенной структуры АЛУ процессоров, построены структурная и логическая схемы, был произведен анализ и построение блоков, составляющих важную часть АЛУ. Исходя из задания, спроектирован регистр левого сдвига К1500ИР141, приведена логическая схема четырехразрядного регистра К1500ИР141, перечислены основные функции, выполняемые заданным регистром. регистра, на схеме указаны сигналы, подаваемые на информационные входы регистра. Спроектирован и рассчитан четырехразрядный двоичный сумматор. Приведено условное графическое обозначение микросхемы данного двоичного сумматора. Описан принцип работы. Построена логическая схема четырехразрядного сумматора последовательного действия на базе полусумматоров и логических элементов ИЛИ. Приведена схема соединения микросхем
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Калабеков Б.А., Мамзелев И.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системв. – М.: Радио и связь. 2004.
2. Коган И.Л., Гитлиц Э.В., Еремина О.В. Микропроцессорные устройства. Сборник методических указаний. – М.: ВЗТС, 2003.
3. Мышляева И.М. Цифровая схемотехника. Учебник для сред. проф. образования. – М.: 2005.
4. Основы микропроцессорной техники. Курс лекций/ Новиков Ю.В., Скоробогатов П.К. – М.: 2003.
5. Угрюмов Е. Цифровая схемотехника. – С-Петербург, изд-во «БХВ-Петербург», 2002.
6. Цифровая и вычислительная техника: Уч. для вузов / Э.В. Евреинов, Ю.Т. Бутыльский, И.А. Мамзелев и др.; Под ред. Э.В. Евреинова. - М.: Радио и связь, 1991.
7. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник. – 2-е изд., перераб. и доп. – Минск: «Беларусь»: «Полымя», 1996.
Похожие работы
... с их использованием, имеют свою устойчивую долю рынка. В данной курсовой работе на примере цифрового сигнального процессора семейства ADSP-21xx производится разбор команд умножения и деления, выполняемых в АЛУ. Обобщенная структурная схема персонального компьютера Центральный процессор в персональных компьютерах представляет собой микропроцессор, то есть построен на одной микросхеме (БИС,СБИС). ...
... в соответствии с составленной программой. Эти два новшества были использованы англичанином Чарльзом Беббиджем, осуществившим, качественно новый шаг в развитии средств цифровой вычислительной техники - переход от ручного к автоматическому выполнению вычислений по составленной программе. Им был разработан проект Аналитической машины - механической универсальной цифровой вычислительной машины с ...
... других, суверенного индивида, способного стать творцом. 4. Перемены в науке. ХVI-XVII вв. - это время, когда свежий ветер естественнонаучного познания врывается в затхлую атмосферу умозрительной науки. Инженерная деятельность в области информатики: сущность, основы, прошлое и настояшее Термин "информатика", который используется для обозначения совокупности научных направлений, связанных с ...
... , его стали называть арифметико-логическим. Оно стало основным устройством современных компьютеров. Таким образом, два гения XVII века, установили первые вехи в истории развития цифровой вычислительной техники. Заслуги В. Лейбница, однако, не ограничиваются созданием "арифметического прибора". Начиная со студенческих лет и до конца жизни он занимался исследованием свойств двоичной системы ...
0 комментариев