Laboratoriya ishi № Mavzu: Raqamli texnika negiz elementlarini tadqiq etish. Ishning maqsadi

F_M mantiqiy amallari asosida F_aarifmetik amallarni bajaruvchi eng sodda AMQ tuzilmasi quyidagicha ifodalanadi
(3.1)

bu yerda , - i- razryadlar ustidan bajariladigan arifmetik va mantiqiy funksiyalar, S_i - oldingi razryaddan arifmetik o‘tkazish. Eng ko‘p qo‘llaniladigan arifmetik amallar qo‘shuv va ayiruv bo‘lganligi sababli, AMQ tuzilmasi kam mantiqiy elementlar miqdorida katta tezlik bilan ko‘rsatilgan amallarni bajarishga mos ravishda loyihalashtiriladi.

Arifmetik qo‘shuv-ayiruv amalini bajarilishi.
Arifmetik qo‘shuv-ayiruv amalini bajarishga mo‘ljallangan kirishlarga ega bo‘lgan AMQ tuzilma sxemasi keltirilgan. Soddalik uchun ikki razryadli sonlar bilan ishlaydigan qurilma sxemasi keltirilgan. Ayirish kamayib boruvchi X larni qo‘shib borish va qo‘shimcha U ayiriluvchi kodi yordamida amalga oishiriladi.
Bunday usul yordamida avval ko‘rib o‘tilgan jamlagichlar asosida ayiruv amalini bajarish ham mumkin. Manfiy ikkilik sonning qo‘shimcha kodini hosil qilish uchun quyidagi qoidalar qo‘llaniladi:
- ishorasidan tashqari barcha razryadli raqamlar inverslanadi (0 ni 1 ga va 1 ni 0 ga o‘zgartirish yordamida);
- invreslangandan so‘ng kichik razryadga bir uzatiladi.
Bu vaqtda natija ishorasi hosil bo‘lgan kodning katta razryadi bilan aniqlanadi.
4-razryadli AMQ tomonidan bajariladigan mantiqiy va ularga mos arifmetik amallar majmuasi

Amalni tanlash				Mantiqiy amallar (M=1 uchun)		Arifmetik amallar (M=0 uchun)
S3	S2	S1	S0			=1 (o‘tkazishsiz)	=0 (o‘tkazishli)
0	0	0	0
			1
		1
		1	1
	1
	1		1
	1	1
	1	1	1
1
1			1
1		1
1		1	1
1	1
1	1		1
1	1	1
1	1	1	1

Sxema ikkita bir xil qo‘shuv-ayiruv bloki (ikki razryadli qo‘shiluchilar uchun)dan tashkil topgan. Har bir blok EMAS invertori 2(3), ikkita kirishli HAM elementi 5(7), murakkab 2YOKI-2HAM elementi 4(6) va bir razryadli jamlagich SM 8(9)dan iborat. Qovuslar ichida ikkinchi blok elementlarining raqami ko‘rsatilgan. Ikkala blok ikkita kirishli 2YOKI-EMAS mantiqiy elementida bajarilgan bitta tugundan boshqariladi.

Dastlabki holatda, «+», «-» boshqaruv kirishlariga mantiqiy 0 signali uzatilganda, bir razryadli jamlagichning barcha kirishlarida x_i, y_i kirish signallari qiymatlari qanday bo‘lishidan qathiy nazar nolg‘ga teng signallar mavjud bo‘ladi. Mos ravishda S_i chiqish signallari ham nolg‘ga teng bo‘ladi.
Qo‘shuv amalini bajarish uchun «+» kirishga mantiqiy bir signali berilishi kerak. Qurilma chiqishidan qo‘shiluv natijasiga teng signallar va o‘tkazish signali olinadi.

Ikki razryadli ikkilik sonlarni arifmetik qo‘shish va ayirish amallarini bajaruvchi AMQ sxemasi fragmenti.

Ayiruv amalini bajarish uchun «-» kirishga mantiqiy bir signali berilishi kerak. Bu vaqtda jamlagichning «b» kirishiga kamayuvchining to‘g‘ri kodi beriladi. YUqoridagi elementning 4 va 6 birinchi kirishlariga aktiv, quyidagi elementning xuddi shunday 5 va 7 kirishlariga – passiv mantiqiy signallar keladi. Natijada, ayiriluvchi kodi invertor orqali jamlagichning «a» kirishiga tushadi, yaxni inverslanadi. Bir vaqtning o‘zida jamlagichning 8 S kirishida bir signali hosil bo‘ladi. Demak, jamlagichning «a» kirishiga ayiriluvchining qo‘shimcha kodi beriladi. SHuning uchun jamlagichning chiqishida ikkita qo‘shiluvchining U-X ayirmasi xosil bo‘ladi.

Shunday qilib, sxemaning chiqishida ikki sonning yig‘indisini yoki ayirmasini olish mumkin. Amal turi boshqaruv signalining qiymatiga bog‘liq bo‘ladi.
AMQlar sanoatda turli integral mikrosxemalar ko‘rinishida yoki 2-. 4-, 8-, 16-razryadli operandlar ustida amallar bajaruvchi KISlar tarkibida ishlab chiqariladi.
AMQ tarkibida har bir razryad uchun mantiqiy va qo‘shimcha amallar shakllantiruvchi, arifmetik amallarni bajarishda AMQning barcha razryadlari uchun tezkor TO‘S shakllanuvchi sxemalar mavjud. SHuni aytib o‘tish kerak-ki to‘rt razryadli AMQ hosil qilish uchun 70 ta HAM-EMAS yoki YOKI-EMAS elementlari talab etiladi.

AMQ kirishi va chiqishlari.

K155IP3 IS misolida to‘rt razryadli AMQning funksional imkoniyatlari bilan tanishib chiqamiz. Mazkur sxema yoki mantiqiy, yoki arifmetik amallarni bajaruvchi ikkita rejimda ishlashi mumkin. Qurilma ikkita 4-razryadli operandlardan foydalanib 16 ta mantiqiy va 16 ta arifmetik amallarni bajarishi mumkin. Bajariladigan amal turi M (mode control) kirishga beriladigan boshqaruv signali darajasi bilan belgilanadi. Agar M kirishga katta kuchlanish darajasi (M=1) berilgan bo‘lsa, barcha ichki o‘tkazishlar berkiladi (blokirovka qilinadi) va qurilma ketma-ket u yoki bu mantiqiy amalni bajaradi. Agar M kirishga kichik kuchlanish darajasi M (M=0) berilgan bo‘lsa, barcha ichki o‘tishlarga ruxsat beriladi va ikkita to‘rt razryadli operandlar ustidan arifmetik amallar bajariladi. Rejimni boshqaruvchi M kirishdan tashqari mikrosxema S0-S3 parallelg‘ kirishlar bilan ham boshqariladi. Bu kirishlardagi signallar kombinatsiyasi bajarilishi kerak bo‘lgan aniq amalni tanlaydi.
A0-A3 kirishlarga to‘rt razryadli A operandi, V0-V3 kirishlarga esa –V operand beriladi. S_G kirishda o‘tkazish signali qabul qilinadi. AMQ tomonidan 32 amallar ichidan tanlangan funksiya natijasi F0-F3 chiqishlarga uzatiladi. CHiqishda (to‘rt razryaddan keyin) o‘tkazish signali ajralib chiqadi. Bu signal keyingi AMQning S_G kirishiga uzatiladi. F0-F3 chiqishlardan tashqari IP3 mikrosxemasi uchta qo‘shimcha chiqishga ega bo‘lib, ular: A=V – operandlar tengligini aks ettiruvchi, o‘rnatilgan komparator chiqishi; G – o‘tkazishni shakllantiruvchi chiqish; R – o‘tkazishni taqsimlash chiqishi. G va R chiqishlar, ko‘p razryadli sxemalarni bog‘lovchi, AMQ qobiqlari o‘rtasida o‘tkazishni tashkil etish uchun qo‘llaniladi.
Agar ko‘p qobiqli AMQlarda maksimal tezkorlik talab etilmasa, oddiy pulg‘satsiyali o‘tkazish rejimini qo‘llash mumkin. Buning uchun o‘tkazishning S_G+4 chiqishi keyingi AMQning S_P o‘tkazish kirishi bilan birlashtiriladi. Tezkor amallarni bajarish uchun K155IP3 vositalari o‘rtasiga maxsus tezkor o‘tkazish K155IP4 mikrosxemasi o‘rnatiladi. Bitta MP4 qobig‘i to‘rtta IP3 AMQsiga xixmat ko‘rsatishi mumkin.