Файл: Каган Б.М. Цифровые вычислительные машины и системы учеб. пособие.pdf

нал синхронизации Сдв (і) не должны совпадать во вре­ мени.

3-13. ДЕШИФРАТОРЫ

Дешифратором называется комбинационная схема с несколькими входами и выходами, преобразующая код, подаваемый на входы, в сигнал на одном из выхо­ дов. Если на входы дешифратора подаются двоичные переменные, каждая из которых может принимать зна­ чения 0 или 1, то на одном из выходов дешифратора вы­ рабатывается сигнал 1, а на остальных выходах сохра­ няются сигналы 0.

входного слова может принимать 2п различных значений и каждому из этих значений должен соответствовать сигнал 1 на одном из выходов дешифратора.

Дешифраторы устанавливаются в схемах ЦВМ на вы­ ходах регистров или счетчиков и служат для преобра­ зования кода слова, находящегося в регистре (в счет­ чике), в управляющий сигнал на одном из выходов дешифратора. Как правило, в целях экономии оборудова­ ния код слова из регистра передается на дешифратор не только своими прямыми значениями, но и инверсны­ ми, а следовательно, дешифратор на 2” выходов имеет не п, а 2п входов (рис. 3-57, б).

Схемы дешифраторов строят различным образом в зависимости от формата дешифрируемого слова и осо­ бенностей применяемой системы элементов. По спосо­ бам построения дешифраторы принято подразделять на линейные, прямоугольные и пирамидальные. Различные

200

схемы дешифраторов можно сравнивать по быстро­ действию и аппаратным затратам. Быстродействие де­ шифраторов определяется величиной, обратной произве­ дению времени задержки в элементе t$ на число каска­ дов К дешифратора. Аппаратные затраты можно оце­ нить количеством логических элементов в схеме дешиф­

Каскадное включение клапанов И можно осуществить двумя различными способами. В зависимости от приме­ няемого способа каскадирования дешифраторы подраз­ деляются на прямоугольные и пирамидальные.

В прямоугольном дешифраторе формат входного сло­ ва разбивается на слоги и для каждого слога на линей­ ном дешифраторе образуются все выходные значения,

201

Рис. 3-59. Прямоугольный де­ шифратор.

202

ре определяется согласно выражению

а общее количество входов в клапаны И будет равно:

на рис. 3-60. Эта схема в каждом своем каскаде, число которых равно разрядности входного слова (К = п), об­ разует частичные выходные значения как конъюкции частичных выходных значений и цифры одного из раз­ рядов, не участвовавших в образовании предыдущих частичных значений.

Полные выходные значения дешифратора образуются как конъюнкция восьми частичных выходных значений трех младших разрядов входного слова и цифры стар­

системы элементов, на которых строится дешифратор. Дешифраторы на импульсно-потенциальных элемен­ тах можно построить с использованием клапанов И двух переменных, одна из которых представлена импульсным

сигналом, а вторая — потенциальным.

Прямоугольный дешифратор не строят на импульсно­ потенциальных элементах, так как клапан И имеет им­ пульсный выход и сложно получить частичные выходные значения второго каскада из-за отсутствия клапана И для двух импульсных сигналов. Схема пирамидального дешифратора на импульсно-потенциальных элементах строится наиболее просто. Здесь сигналы с разрядных триггеров поступают на клапаны И в виде потенциалов, а частичные и полные выходные значения дешифрато­ ра образуются в виде импульсных сигналов. На первый

203

каскад дешифратора подается специальный управляю­ щий импульсный сигнал Дш.

Если логические клапаны И пассивны, то необходима установка импульсных усилителей на выходе дешифра­ тора или даже на выходах каждого каскада.

Дешифраторы на потенциальных элементах могут быть легко построены по любой из рассмотренных выше схем, так как во всех этих схемах используется комби­ национный способ обработки информации.

Однако если сравнить схемы прямоугольного и пи­ рамидального дешифраторов, то пирамидальный дешиф­ ратор имеет число каскадов, равное числу разрядов дешифрируемого слова, а следовательно, низкое быстро­ действие. Кроме того, пирамидальный дешифратор име­ ет больший объем оборудования, чем прямоугольный. Исходя из этих соображений, строить схему пирами­ дального дешифратора на потенциальных логических элементах нецелесообразно.

Если линейный дешифратор собирается из стандарт­ ных клапанов с количеством входов, не меньшим числа разрядов дешифрируемого слова, то он потребует мень­ шего числа клапанов, чем прямоугольный дешифратор.

Развязка схемы дешифратора от нагрузки осущест­ вляется через усилительные элементы, которые устана­ вливаются на выходах дешифратора (могут быть уста­ новлены на выходах каждого каскада дешифратора). Когда в качестве усилительных элементов на выходе ли­ нейного дешифратора используются потенциальные инверторы, то клапаны И, на которых собирается схема дешифратора, выгодно заменить на клапаны ИЛИ в со­ ответствии с выражением

На клапаны ИЛИ в этом случае подаются инверсные выходы триггеров с соответствующих разрядов дешиф­ рируемого слова. На выходе дешифратора (после инвер­ тирования на усилительных элементах) физическое пред­ ставление значенийОи 1 выходного сигнала соответствует принятому во всем устройстве. Комплексы интег­ ральных элементов редко имеют в своем составе логи­ ческие клапаны с оператором И—НЕ—НЕ, которые не инвертируют входной сигнал и обладают хорошей на­ грузочной способностью.

204

Если система интегральных элементов содержит только один универсальный элемент И—НЕ с оператором

f = 4 4 ••• хп,

то количество элементов в дешифраторах увеличивается из-за необходимости дополнительной инверсии сигналов на выходах каждого каскада. Увеличения количества аппаратуры можно избежать, если принять соответствие логического и физического значений информационных сигналов в дешифраторе обратным тому, которое при­ нято в других узлах ЦВМ, т. е.-заставить логический эле­ мент реализовать булеву функцию ИЛИ—НЕ вида

с другими схемами и устройствами ЦВМ, необходимо учитывать, что дешифратор выдает инверсные значения выходных сигналов.

Если система интегральных элементов имеет в своем составе схемы, реализующие функции И —НЕ и ИЛИ— НЕ, то построение дешифраторов целесообразно осуще­ ствлять путем чередования каскадов, составленных из элементов И—НЕ, с каскадами, составленными из эле­ ментов ИЛИ—НЕ. Пример такого каскадирования по­ казан на рис. 3-53. В данном случае используется то об­ стоятельство, что на выходе схемы ИЛИ—НЕ получает­ ся конъюнкция инверсных значений входных переменных.

3 - 1 4 . С Ч Е Т Ч И К И

Счетчиком называется типовой узел ЦВМ, предназ­ наченный для подсчета числа входных сигналов.

Счетчик состоит из нескольких триггеров в соответст­ вии с числом разрядов счетчика, соединенных между со­ бой таким образом, что выполняется операция счета единичных входных сигналов.

Счетчики используются в ЦВМ для образования по­ следовательностей адресов команд, для счета количест­ ва циклов выполнения операций и т. п. Счетчики могут также выполнять операции приема и передачи кода.

Схемы счетчиков можно классифицировать по следу­ ющим признакам.

205