Триггеры и сумматоры Устройства АЛУ

Основные устройства АЛУ
АЛУ – арифметическо-логическое устройство, входит в состав процессора
Выполняет арифметические и логические операции
Состоит из устройств, построенных на логических элементах:
Триггеры
Полусумматоры
Сумматоры
Шифраторы
Дешифраторы
Счетчики
Регистры

Триггер
Триггер - это устройство последова-тельного типа с двумя устойчивыми состояниями равновесия, предназна-ченное для записи и хранения информации. Под действием входных сигналов триггер может переключаться из одного устойчивого состояния в другое. При этом напряжение на его выходе скачкообразно изменяется.
В переводе – защелка, спусковой крючок

Триггер
RS-триггер или SR-триггер — триггер, который сохраня-ет своё предыдущее состоя-ние при нулевых входах, и меняет своё выходное состояние при подаче на один из его входов единицы. При подаче единицы на вход S (от английского англ. Set - установить) выходное состо-яние становится равным единице. А при подаче единицы на вход R (от английского англ. Reset - сбросить) выходное состоя-ние становится равным нулю.

Триггер
Один триггер хранит бит информации.
Для хранения 1 байта необходимо ? триггеров
Динамическая память (оперативная) устрое-на по принципу конденсатора: заряженный конденсатор соответствует 1, а неза-ряженный – 0
8
Современные микросхемы памяти содержат миллионы триггеров
На триггерах основана статическая память (кэш-память). А какая еще память бывает?

Регистр
Несколько триггеров можно объединить в регистр – устройство для хранения чисел с двоичным представлением цифр разрядов, которыми можно представить и адрес, и команду, и данные.
Регистры содержатся в различных вычислительных узлах компьютера – процессоре, периферийных устройствах и т. д.
Основными видами регистров являются параллельные и последовательные (сдвигающие).

Регистр параллельный
Параллельный регистр служит для запоминания многоразрядного двоичного (или недвоичного) слова. Количество триггеров, входящее в состав параллельного регистра определяет его разрядность.
Какова разрядность представленного на рисунке регистра?
4

Регистр последовательный
Здесь выход одного триггера подключен к входу последующего.
Основное применение последовательного регистра - преобразование последовательного кода в параллельный.
Например, при передаче кода символа с клавиатуры

Типы регистров
Сумматор – регистр АЛУ, способный производить сложение, участвует в выполнении каждой арифметической операции
Сдвиговый регистр – предназначен для выполнения операции сдвига
Счетчики – схемы, способные считать поступающие на вход импульсы
Счетчик команд – регистр устройства управления процессора (УУ), содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти
Регистр команд – регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимой для ее выполнения. Часть его используется для хранения кода операции, остальные – для хранения кодов адресов операндов

Сумматор
Сумматор является центральным узлом арифметическо-логического устройства компьютера
Сумматор выполняет сложение много-значных двоичных чисел
Он представляет собой последовательное соединение одноразрядных двоичных сум-маторов, каждый из которых осуществляет сложение в одном разряде.
Если при этом возникает переполнение разряда, то перенос суммируется с содержимым старшего соседнего разряда

Сумматор
По числу входов и выходов одноразрядных двоичных сумматоров различают:
полусумматоры, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются одноимённые разряды двух чисел, и двух выходов: на одном реализуется арифметическая сумма в данном разряде, а на другом - перенос в следующий (более старший разряд);
полные одноразрядные двоичные сумматоры, характеризующиеся наличием трёх входов, на которые подаются одноимённые разряды двух складываемых чисел и перенос из предыдущего (более младшего) разряда, и двумя выходами: на одном реализуется арифметическая сумма в данном разряде, а на другом - перенос в следующий (более старший разряд).

Полусумматор
Полусумматор — логическая схема имеющая два входа и два выхода.

Полусумматор
Формулы для разряда суммы и разряда переноса:
В двоичной системе счисления операция сложения двух двоичных чисел в одном разряде осуществляется по пра-вилу

Полусумматор
Полусумматор используется для построения двоичных сумматоров.
Полусумматор можно обозначить след. образом

Одноразрядные двоичные сумматоры
характеризующиеся нали-чием трёх входов, на которые подаются одноимённые раз-ряды двух складываемых чисел и перенос из пре-дыдущего (более младшего) разряда, и двумя выходами: на одном реализуется ариф-метическая сумма в данном разряде, а на другом – пере-нос в следующий (более старший разряд).

Одноразрядные двоичные сумматоры

Одноразрядные двоичные сум-маторы