2. Цифровые компараторы

Цифровые компараторы предназначены для сравнения двух чисел, заданных в двоичном коде одинаковой разрядности. Компараторы определяют равенство чисел, т. е. А = В и неравенство, т. е. A > B или A < B и имеют три выхода и 2·n входа. Выпускаются цифровые компараторы в виде готовых микросхем, например, К555 СП1 – четырехразрядный компаратор.

2. Арифметико – логические устройства

Арифметико – логические устройства (АЛУ) позволяют выполнять арифметические и логические операции над двумя n – разрядными кодовыми комбинациями в соответствии с заданной программой. Обычно n равно четырем, восьми или шестнадцати. Выпускаются АЛУ в виде самостоятельных БИС, но могут входить в состав других более сложных ИМС.

Условное обозначение АЛУ приведено на рис.30.7. Символами А и В обозначены входные сигналы (кодовые комбинации). Разряды соответствующих кодовых комбинаций обозначены цифрами, например, А₁, А₂, А₃, А₄

и ли В₁, В₂, В₃, В₄. Символами М, S₀, S₁, S₂, S₃ обозначены сигналы управляющих входов. Сочетание их значений определяет, какая именно операция может быть выполнена над входными сигналами. Символом Р₀ обозначен сигнал переноса из внешней цепи. При выполнении арифметической операции он добавляется в младший разряд АЛУ. На выходе АЛУ формируется сигнал переноса из старшего разряда – Р4. Выходы F1, F2, F3, F4 представляют результаты операций в каждом разряде.

При управляющем сигнале М = 0 АЛУ выполняет арифметические действия над входными числами А и В:

сложение А и В,

вычитание В из А,

сложение или вычитание этих чисел с учетом единицы младшего разряда,

увеличение или уменьшение числа А на единицу,

пересылка чисел А и В со входа на выход,

сдвиг чисел на один разряд влево (это эквивалентно умножению на два) или вправо (это эквивалентно делению на два).

Какая именно операция выполняется, определяет комбинация управляющих сигналов S₀, S₁, S₂, S₃.

При М = 1 АЛУ выполняет логические операции над кодовыми комбинациями А и В. Всего может быть выполнено 16 логических операций. Полный перечень операций приводится в справочных данных на АЛУ. Каждая операция поставлена в соответствие с кодовой комбинацией управляющих сигналов S₀ ÷ S₃.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

30.1. Приведите определение комбинационных устройств и алгоритм их построения.

30.2. Составьте выражения для выходных булевых функций Q₁ ÷ Q₄ шифратора цифр в код 8-4-2-1, если управляющим сигналом является “0”.

30.3. Составьте таблицу истинности и выражения для выходных булевых функций F₆ и F₉ преобразователя кода 8-4-2-1 в код семисегментного индикатора цифр. Сегменты индикатора обозначить в соответствии с предлагаемой схемой.

30.4. По таблице истинности одноразрядного сумматора (рис. 30.5, б) составьте функции S_i и Р_i+1. Составьте схему, реализующую эти функции на логических элементах НЕ, И, ИЛИ.

30.5. Составьте СДНФ выходной булевой функции F для мультиплексора на восемь информационных х₀÷х₇ и три адресных А₁, А₂, А₃ входов.

30.6. Демультиплексор имеет информационный вход х, три адресных входа А₁, А₂, А₃ и восемь выходов F₀÷F₇. Составьте булевы функции для выходов F3, F5 и F7. Предложите вариант реализации функций демультиплексора дешифратором.

30.7. Приведите назначение и условное обозначение АЛУ. Поясните назначение управляющих входов, а также входа Р₀.