Структурная схема операционного блока (ОБ) и ее компоненты для выполнения операции рррр

Существует три основных арифметико-логических устройства компьютера, это элементы: НЕ, ИЛИ, И. Так же используется более сложное АЛУ – сумматор.

Проведя анализ заданной формулы, получаем, что данная формула предназначена для операции над двоичными числами. Эти операции – суммирование, вычитание, логическое умножение и инверсия.

Условным символом логического элемента И служит знак «&» –амперсант, находящийся внутри прямоугольника; Слева - два (может быть и больше) логических входа – X1 и X2, справа – один выход Y. Условное обозначение логического элемента «И» показано на рис. 2.1.

Рис 2.1. Логический элемент И

Логика действия элемента такова: напряжение высокого уровня появляется на выходе лишь тогда, когда сигналы такого же уровня будут поданы на все его входы. Временные диаграммы логического элемента И показаны на рис. 2.2.

Рис 2.2. Временные диаграммы логического элемента И

Условное обозначение логического элемента НЕ показано на рис. 2.3.

Рис 2.3. Инвертор

Условный символ логического элемента НЕ – цифра 1 в прямоугольнике. У данного элемента один вход и один выход. Небольшой кружок, которым начинается линия связи выходного сигнала, символизирует логическое отрицание на выходе элемента. На языке цифровой техники НЕ означает, что этот элемент является инвертором – электронным устройством, выходной сигнал которого противоположен входному. Иначе говоря, пока на входе элемента НЕ действует сигнал низкого уровня, на его выходе будет сигнал высокого уровня, и наоборот.

Элемент логического отрицания (инвертор) предназначен для реализации инверсии чисел в двоичном коде в схеме для заданной формулы. Его временные диаграммы представлены на рис. 2.4.

Рис 2.4. Временные диаграммы инвертора

Условный символ логического элемента ИЛИ – также цифра 1 внутри прямоугольника. У этого элемента может быть два и больше входов. Сигнал на выходе Y, соответствующий напряжению высокого уровня, появляется при подаче такого же сигнала на вход X1, или на вход Х2, или одновременно на оба входа. Условное обозначение логического элемента ИЛИ показано на рис. 2.5.

Рис 2.5. Логический элемент ИЛИ

Элемент предназначен для логического суммирования чисел в двоичном коде в схеме для заданной формулы. Временные диаграммы логического элемента ИЛИ показаны на рис. 2.6.

Рис 2.6. Временные диаграммы логического элемента ИЛИ.

Сумматор – комбинационная схема, предназначенная для выполнения арифметических операций над двоичными числами. В вычислительной технике комбинационная схема «сумматор» представляется, как показано на рис.2.7.

Рис. 2.7. Условное обозначение комбинационной схемы «сумматор»

Используя вышеизложенные логические элементы, составлена схема для выполнения операций заданной формулы (рис. 2.8). На входы X1_N, X2_N, X3_N, X4_N подаются сигналы поразрядно, далее над ними происходят арифметические и логические операции и на выходе Y_N получается результат. На вход C1 подается «1» для арифметического вычитания. А на С2 подается «0» для корректного сложения.

Рис 2.8. Схема выполнения операции

Схема и работа ОБ и использование результата вычислений для логического умножения всех разрядов Х3 и Х4

В ходе выполнения данного раздела предстоит изучить работу логического элемента «И» и построить схему, реализующую заданное выражение.

Задание.

Необходимо произвести вычисления логического умножения всех разрядов X₃ и X₄ одновременно.

Выполнение:

За операцию логического умножения отвечает логический элемент И, имеющий два входа и один выход, поэтому для реализации задачи параллельно соединяем эти логические элементы. На входы подаются по одному разряду (X_4i, X_3i) каждого числа, на выходе получаем результат операции (Y_i). Схема данного операционного блока представлена на рисунке 2.9.

 

Рис. 2.9. Схема операционного блока

Построим таблицу зависимости выходных данных от выходных, основываясь на таблицу истинности. Данные представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Таблица зависимости выходных данных от входных данных

Входные данные:

X₃=66₁₆ =1100110₂

X₄= E9₁₆ =11101001₂

Выходные данные:

Y=01100000₂ = 60₁₆

На рисунке 2.10 представлена диаграмма результата выполнения работы:

Рис. 2.10. Диаграмма результата логического умножения всех разрядов X₃ и X₄ одновременно.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: