Schem_lc_10

1. Лекция №10 Компараторы. Сумматоры

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ
Схемотехника ЭВМ
Лекция №10
Компараторы. Сумматоры
Мальчуков Андрей Николаевич
Томск – 2014

2. Компараторы

• Компараторы (устройства сравнения)
отношения между двумя словами.
определяют
• В процессе обработки данных возникает необходимость
проверить
логические
условия
двух
слов:
А=В; А≠В; А<В; А>В; А≤В; А≥В.
• Основные отношения, через которые можно выразить
остальные, принято использовать два: А=В; А>В.
• Функции принимают единичное значение (истинны),
если соблюдается условие, указанное в индексе
обозначения функции. Например, функция FA=B=1, если
А=В и принимает нулевое значение при А≠В.
2

3. Компараторы

• Приняв в качестве основных отношения А=В и А>В
для остальных отношений можно записать:
A
0
0
1
1
|B
|0
|1
|0
|1
| A=B | A>B | Выход
| 1 | 0 | A=B, A≤B, A≥B
| 0 | 0 | A<B, A≤B
| 0 | 1 | A>B, A≥B
| 1 | 0 | A=B, A≤B, A≥B
FA B FA B ; FA B F A B F A B ; FA B FA B FA B ; FA B F A B FA B
3

4. УГО

4

5. Таблица функционирования

Входы
A, B
Выходы
3
2
1
0
A>B
A=B
A<B
A>B
A=B
A<B
>
X
X
X
X
X
X
1
0
0
<
X
X
X
X
X
X
0
0
1
=
>
X
X
X
X
X
1
0
0
=
<
X
X
X
X
X
0
0
1
=
=
>
X
X
X
X
1
0
0
=
=
<
X
X
X
X
0
0
1
=
=
=
>
X
X
X
1
0
0
=
=
=
<
X
X
X
0
0
1
=
=
=
=
1
0
0
1
0
0
=
=
=
=
0
0
1
0
0
1
=
=
=
=
X
1
X
0
1
0
=
=
=
=
1
0
1
0
0
0
=
=
=
=
0
0
0
1
0
1
5

6. Наращивание разрядности: последовательно

6

7. Наращивание разрядности: параллельно

7

8. 4-х разрядный компаратор

• Вариант схемы четырехразрядного компаратора на ИС
555 серии К555ЛП5 (четыре элемента сложения по mod
2) и К555ЛН2 (6 инверторов с открытым коллектором)
8

9. 4-х разрядный компаратор

Входы
a
0
0
1
1
b
0
1
0
1
A>B
0
0
1
0
Выходы
A=B
1
0
0
1
A<B
0
1
0
0
9

10. 4-х разрядный компаратор

10

11. Сумматоры

• Сумматоры выполняют арифметическое сложение и
вычитание чисел.
• Сумматоры выпускаются как в виде отдельных ИС, так
и являются ядром схем арифметико-логических
устройств (АЛУ).
• Аппаратная сложность и быстродействие сумматора
являются очень важными параметрами при построении
устройств обработки данных, поэтому разработано
множество вариантов сумматоров, которые имеют
разветвленную классификацию.
11

12. Классификация сумматоров

Для
обработки
многоразрядных
операндов
используются:
• сумматор для последовательных операндов;
• сумматор
для
параллельных
операндов
с
последовательным переносом;
• сумматор для параллельных операндов с параллельным
переносом;
• сумматор групповой структуры с параллельным
межгрупповым переносом;
• сумматор с условным переносом.
12

13. Одноразрядный сумматор

ai
0
0
0
0
1
1
1
1
Входы
bi
0
0
1
1
0
0
1
1
Выходы
ci-1
0
1
0
1
0
1
0
1
Si
0
1
1
0
1
0
0
1
ci
0
0
0
1
0
1
1
1
S i a i bi c i 1 a i bi c i-1 a i bi c i 1 a i bi c i 1
c i a i bi c i 1 a i bi c i-1 a i bi c i 1 a i bi c i 1
ci bi ci-1 ai ci-1 ai bi
13

14. Одноразрядный сумматор в базисе И, ИЛИ, НЕ

14

15. Одноразрядный сумматор на ЛЭ И-ИЛИ-НЕ

Si ai ci bi ci ci 1 ci ai bi ci 1
ci ai ci-1 bi ci-1 ai bi
15

16. Одноразрядный сумматор с ЛЭ искл. ИЛИ

S i ci-1 ai bi
16

17. Последовательный многоразрядный сумматор

17

18. Параллельный многоразрядный сумматор с последовательным переносом

18

19. Параллельный многоразрядный сумматор с параллельным переносом

19

20. Сумматор групповой структуры

20

21. Сумматор с условным переносом

21

22. Лекция №10 Компараторы. Сумматоры

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ
Схемотехника ЭВМ
Лекция №10
Компараторы. Сумматоры
Мальчуков Андрей Николаевич
Томск – 2014