книги из ГПНТБ / Караваев, Н. И. Электронные цифровые вычислительные машины и программирование учеб. пособие

Е модуль 1 все время с частотой А записывается " 1 " . Но счи­ тана она будет с него только тогда, когда на вход триггера

следующего счетного импульса на его вход. При этом переза­ писи " 1 " с модуля 1 на 3-ий не произойдет и триггер прекра­ щает генерацию импульсов, т . е . устанавливается в нулевое состояние.

§ 2.4. Р Е Г И С Т Р Ы

Регистром называется электронная схема, предназначен­ ная для временного хранения одного двоичного /двоично-де­ сятичного/ числа. При наличии в регистре дополнительных схем хранимое в нем число может бить выдано либо в парал­ лельном, либо в последовательном коде. Следовательно, ре­ гистры могут применяться для преобразования параллельного кода числа в последовательный и обратно. При необходимос­

ти число в регистре может быть сдвинуто на один или несколь­ ко разрядов вправо или влево.

На рис. 2.20 изображена простейшая схема регистра на статических триггерах для запоминания одного трехразрядно­ го двоичного числа. Ввод числа в регистр и выдача его осу­ ществляется через соответствующие схемы "И" в параллельном коде. Такой регистр называется регистром параллельного дей­ ствия.

- 82 -

для установки регистра в состояние "О" в определенный момент времени подается управляющий шпульс УИ-0 на в:дэды "О" триггеров.

В момент поступления числа по кодовым шинам числа/KIL4/ на входы группы 1 схем "И" подается управляющий импульс УИ-1, который разрешает работу тех схем, на входы которых поступил сигнал " 1 " , и число записывается в регистр либо через входы " 1 " , либо через счетные входы. Триггеры регист­ ра устанавливаются в состояния, соответствующие коду посту­ пившего числа и остаются в таких состояниях до поступления сигнала установки нуля.

Выдача или считывание записанного в регистре числа осу­ ществляется через выходные группы схем "И" 2 и 3 с помощью управляющих сигналов УИ-2 и УИ-3. Через вторую группу схем "И" производится выдача числа в прямом коде, а через третью - в обратном. Регистры такого типа обладают следую­ щими достоинствами:

-большое быстродействие;

-возможность многократной выдачи числа без искаления его

врегистре ;

-возможность выдачи числа в прямом и обратном кодах.

Обратный код

Прямой код

-0W-3

-0 уи-г

А/ А/ А/ -0 w-o

-0 W-f

Рлс. 2.20. Регистр параллельного действия на статических триггерах

- 83 -

На рис. 2.21 изображена схема сдвигающего регистра, позволяющего осуществлять сдвиги числа влево, преобразовы­ вать параллельный код числа в последовательный и обратно и ввдавать числа в последовательном прямом либо в параллель­ ном прямом или обратном коде.

тельного

кода

о = — 4 — t u -

Рис. 2 . 21 . Сдвигающий регистр с преобразованием кодов

Регистр состоит из триггеров, последовательно соеди­ ненных через линии задержки . Запись числа в регистр осуществляется через входные схемы "И" в параллельном ко­ де с помощью управляющего импульса УИ-1. Чтобы преобразо­ вать параллельный код числа в поеледоватепьный, на входы установки триггеров в "О" подается импульс сдвига, который

время переходных процессов в триггерах поступает на счет­ ный вход следующего триггера, а с триггера 3 - на выход последовательного кода числа ; если триггер находился в состоянии "О", то на его правом выходе образуется отрица-

-84 -

тельный перепад потенциала, который не может вызвать сра­

импульс УИ-0, длительность которого превышает время задерж­ ки линии задержки. Такая длительность импульса УИ-0 необ­ ходима для того, чтобы импульс переноса из линии задержки

раллельный код число старшим разрядом вперед подается на счетный вход триггера 1. После поступления каждого разря­ да числа подается импульс сдвига, который сдвигает код числа в регистре влево на один разряд и этим подготавли­ вает триггер 1 к приему следующего разряда числа. Такая последовательность работы сохраняется до полного приема числа. Выдача параллельного кода числа производится через выходные схемы "И", которые на рисунке не показаны.

Регистр, изображенный на рис. 2 . 2 1 , позволяет произво­ дить сдвиг числа только влево. Если связи между триггерами сделать слева направо, то получится сдвигающий регистр

- 85 -

в параллельный, причем для определенности возьмем трехраарядное двоичное число 101. В момент времени, совпадающий с импульсом серии Tg,младший разряд числа " 1 " поступает на вход регистра и ячейка 3 переходит в состояние " 1 " . В сле­ дующий момент времени ячейка 3 импульсом серии Т^ переводит­ ся в состояние "О", а импульсом, возникшем в выходной цепи

-Во -

вячейку 1 запишется " 1 " из ячейки 2.

Следовательно, в регистре разместился код числа 101.

которые хранили код " 1 " выдадут на схемы "И" импульсы, а так как на вторые входы схем "И" подан импульс УИ-2, то импуль­ сы с феррит-транзисторных ячеек 1 и 3 пройдут через схемы "К" на выход.

Для установки регистра в "0" необходимо подать на сдви­ гающие шины столько пар импульсов серии 1^ и Tg сколько раз­ рядов содержит регистр.

Для преобразования параллельного кода числа в последо­ вательный число одновременно всеми своими разрядами записы­ вается в ячейках 1,2 и 3. После этого на сдвигающие шины по­ даются импульсы серии Tj и Tg и импульсы УИ-1, совпадающие по времени с импульсами серии Tg. В результате число сдви­ гается вправо и через схему "И" проходит разряд за разрядом на выход.

Регистры, построенные на феррит-диодных и феррит-тран­ зисторных ячейках, имеют малые габариты и потребляют мало энергии.

S 2.5. С Ч Е Т Ч И К И

Счет в цифровых вычислительных машинах - это процесс фиксирования числа импульсных сигналов, последовательно появляющихся в одной линии.

Счетчики импульсов широко применяются в устройствах управления машин, в преобразователях непрерывных величин в дискретные и обратно, в цифровых следящих системах.

Счетчики бывают прямого и ступенчатого счета. Первые применяются для преобразования дискретной величины в непре­ рывную путем суммирования импульсов на накопительной емкос­ ти.

- r7 -

5 электронных цифровых вычислительных машинах применяются счетчики ступенчатого счета. Они состоят из набора последо­ вательно соединенных элементов с двумя устойчивыми состоя­ ниями, каждый из которых переходит из одного состояния в другое при поступлении на его вход импульса с выхода преды­ дущего элемента, а на вход первого эле^ч^та поступают под­ считываемые импульсы.

В зависимости от принятой системы счисления счетчики бывают двоичные, троичные, четверичные, десятичные и другие. Чаще всего используют двоичные счетчики. Они могут подсчи­ тывать импульсы как в направлении сложения, так и в направ­ лении вычитания. Если схема счетчика появоляет подсчет им­ пульсов в обоих направлениях, то счетчик называется ревер­ сивным. Схемы счетчиков могут быть построены на статичес­ ких и динамических триггерах.

Рассмотрим устройство и принцип работы четырехразряд­ ного двоичного счетчика /рис. 2.23/, построенного на стати­ ческих триггерах.

Рис. 2.23. Четырехразрядный ДВОИЧНЫЙ счетчик

Правый выход триггера каждого разряда соединен со счетным входом последующего триггера. Импульсы положитель­ ной полярности, подлежащие счету, подаются на счетный вход

- 88 -

триггера 1 ; Условимая, что коду " 1 * соответствует такое сос­ тояние триггера, когда на его правом выходе низкий потенциал, а на левомвысокий; коду "0 й соответствует противоположное состояние триггера. Следовательно, в момент перехода триг­ гера из состояния н 0 " в состояние " 1 * на его правом выходе возникает отрицательный перепад напряжения, а в момент пе­ рехода триггера в обратное состояние - положительный пере­ пад. Эти перепады напряжений дифференцируются на счетном входе следующего триггера цепочкой дифференцирования вслед­ ствие чего образуются отрицательный и положительный им­ пульсы соответственно. Но так как счетный вход имеет диоды, то воздействовать на триггер будет только положительный им­ пульс. Пусть в первоначальном состоянии все триггеры счет­ чика находятся в положении, соответствующем коду " 0 " . Пос­ ле прихода первого положительного импульса на вход счетчи­

отрицатеаьный импульс. Так как только положительный импульс может иаменить состояние триггера, то второй, третий и чет­

положительный импульс, который устанавливает его в состоя­ ние " 1 " . Отрицательный импульс, возникающий на входе триг­ гера 3, не изменяет его состояния. Третий импульс, поданный

тояние "О"; возникающий при этом на входе триггера 2 поло­ жительный импульс переводит его также в состояние " 0 " , и, наконец, положителышн импульсом с выхода триггера 2 триг­ гер 3 переводится в состояние " 1 " и т . д .

-89 -

Вцифровых вычислительных машинах чаще используются счетчики, позволяющие заносить на них число в параллельном коде с последующим суммированием последовательности импуль­ сов на входе и выдавать результат в параллельном коде. Функ­

циональная схема такого счетчика приведена на рис. 2.24.

А л - Л

—

Рис. 2.24. Функциональная схема двоичного счетчика

Перед занесением числа счетчик устанавливается в "О" управляющим импульсом УИ-0. В момент поступления импульса УИ-1 число всеми своими разрядами через группу 1 схем "И"

поступает на счетные входы триггеров счетчика и устанавли­ вает их в соответствии со значением каждого разряда числа. После этого счетчик может добавлять к атому числу импульсы, последовательно поступающие на счетный вход младшего раз­ ряда. В требуемый момент времени на группу 2 схем "И" по­ дается управляющий импульс УИ-2 и содержимое счетчика вы­ дается во внешние цепи, при этом состояние триггеров счет­ чика не изменяется.

Счетчики такого типа применяются в устройствах управ-