Синтез и анализ многоразрядного сумматора.

На рис.5.5 изображена схема параллельного четырехразрядного сумматора с последовательным переносом.

Соберите данную схему. К выходам S₀-S₃ и С подключите логические пробники, а на входы a₀ – a₃ и b₀ – b₃ подайте логические сигналы (с помощью ключей или генератора слов), десятичные эквиваленты которых указаны в табл.5.3.

Определите с помощью логических пробников двоичный результат суммы соответствующих пар чисел a и b на выходах S₀-S₃ и запишите его десятичный эквивалент в табл.5.3 в строке S. В строке С укажите значение логического сигнала переноса. В графе S запишите десятичный эквивалент суммы чисел a и b. Проверьте правильность результатов сложения.

Подключите к выходам S₀-S₃ сумматора вместо логических пробников семисегментный индикатор с отображением шестнадцатиричных чисел.

 

 

 

 

 

Рис.5.5

Таблица 5.3

входы

a

b

выходы

S

C

S

 

К выходу С подключите младший разряд еще одного семисегментного индикатора. Повторите эксперимент – продавайте на входы слагаемые числа в соответствии с табл.5.3 и запишите результаты S и С, отображаемые на индикаторах для каждой пары чисел a и b. Сравните результаты сложения с результатами табл.5.3. Сделайте выводы.

АЛУ – специализированное ЦУ для арифметико-логических операций над словами (обычно четырехразрядными). Основой АЛУ является сумматор.

На рис.5.6 показано условное обозначение четырехразрядного АЛУ.

На входы A₀ – A₃, B₀ – B₃ подаются два четырехразрядных слова (операнды А и В). Четыре входа выбора операций – S₀-S₃ и управляющий вход М (Mode Control) позволяют задать 16 логических операций (при М=1) и 16 арифметико-логических операций (при М=0) над двумя переменными А и В.

На входе C₀ принимается входной сигнал переноса от предыдущего АЛУ при синтезе схем большей емкости (разрядности) из нескольких АЛУ.

На выходе переноса C₁ образуется сигнал переноса старшего (пятого) разряда при выполнении арифметических операций. Результат выполнения одной из 32 выбранных функций АЛУ появляется на выходах F₀-F₃.

На выходе C₁ образуется сигнал переноса старшего (пятого) разряда при выполнении арифметических операций. Этот сигнал подается на вход C₀ следующего АЛУ.

Дополнительные выходы – образования ускоренного переноса G и распространения ускоренного переноса P – используются только при организации многоразрядных АЛУ в случае их сочетания с блоком ускоренного переноса.

Выход А=В служит для сравнения операндов А и В при использовании АЛУ в качестве компаратора. Этот тип выхода – с открытым коллектором, поэтому его следует подключать к источнику питания через резистор 1кОм.

 

 

Рис.5.6

 

Выберите в программе Multisim микросхему АЛУ (группа Misc Digital, семейство TIL, компонент ALU_4BIT).

Эта ИС имеет инверсные входы A₀ – A₃, B₀ – B₃ и выходы F₀-F₃, G, P. Это означает, что активным сигналом является низкий уровень напряжения, то есть логический ноль. Выводы CN и CN+4 являются соответственно входом и выходом переноса.

 

Рис.5.7

 

В таблице 5.4 приведен перечень выполняемых данным АЛУ функций.

Соберите схему, изображенную на рис.5.8: подключите генератор слов к входам A₀ – A₃,

B₀ – B₃. К входам S₀-S₃, CN, М подключите через двухполюсные выключатели источники логических сигналов. К выходам F₀-F₃ подключите семисегментный индикатор с отображением шестнадцатиричных чисел.

Проверьте все выполняемые АЛУ функции в соответствии с табл.5.4 для пары чисел А и В из табл.5.3 (заданных преподавателем). Для заданных чисел А и В получите результат по каждой операции сначала расчетным путем по приведенным в таблице 4 формулам, а затем проверьте его с помощью собранной схемы по показаниям цифрового индикатора.

Заполните таблицу 5.5.