Принципиальная электрическая схема устройства сдвига четырёхразрядного двоичного числа

1. ОПИСАТЕЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ

1.1Постановка задачи

В ходе курсового проектирования следует разработать принципиальную электрическую схему устройства сдвига четырёхразрядного двоичного числа по заданной структурной схеме Лист 1, на микросхемах логики НСТЛ.

Описать принцип работы принципиальной электрической схемы устройства в течение одного периода сигнала синхронизации Uc при сдвиге в заданном направлении влево числа X=10, на число “3” разрядов.

Разработать логическую схему четырёхразрядного недвоичного счётчика, работающего в режиме вычитания, со значением коэффициента счета Ксч=12, на триггерах типа JK и расчетного базиса И-НЕ.

Описать принцип построения и разработать логическую схему комбинационного программируемого сдвигателя четырёхразрядных двоичных чисел в базисе И-НЕ.

В электрической структурной схеме Счетчик Y1 предназначен для параллельного ввода четырёхразрядного числа X=10.

Триггер Y2 предназначен для ввода управления сигнала D, задающий направление сдвига.

Регистр Y3 предназначен для параллельного ввода управляющего сигнала S0 и S1, определяющий на шаг сдвига.

Комбинационный программируемый сдвигатель Y4 предназначен для логического сдвига без округления четырехразрядного двоичного числа X, в соответствии с  заданным направлением и шагом сдвига. На выходе сдвигателя формируется десятиразрядное слово Y, представленное разрядами y6, y5…,y0,y-1,y-2,y-3.

Регистр Y5 применяется для параллельного вывода результата сдвига, представляющего собой десятиразрядное слово.

1.2  РАСЧЕТНЫЙ РАЗДЕЛ

1.2.1 Особенности сдвига числа X

В современной вычислительной технике сдвиг является одним из основных видов обработки информации. Он реализовывается как составная часть сложных операций (умножение, деление, нормализация и др.).

Операция сдвига заключается в смещении двоичного слова влево или вправо по разрядной сетке на заданное число разрядов. Особенностью сдвиговых операций является то, что сдвиг целого числа на один разряд влево равнозначен умножению этого числа на “2”, а арифметический сдвиг на один разряд вправо – делению на “2”.

Даже в самых ранних ЭВМ использовались сдвигающие регистры. Такие регистры применяются и в новейших машинах, но наряду с ним стали использоваться и комбинационные многоразрядные программируемые сдвигатели.

В сдвигающих регистрах время сдвига прямо пропорционально шагу сдвига, так как в них на каждом также осуществляется сдвиг только на один разряд.

Комбинационные устройства по своей природе являются однотактными. Время сдвига информации в них не зависит от величины шага сдвига. Однако, построение таких устройств сопровождается значительными аппаратными затратами.

Согласно заданию на курсовой проект, рассмотрим процесс логического сдвига влево для числа X=10(10)  на шаг сдвига, равным три разряда.

Представим десятичное число в двоичной системе счисления. Для перевода числа между системами счисления (10)-(2) используем правило деления целой части числа на основании новой системы (на два) с записью результата, состоящего из остатков от деления, в обратном порядке, начиная с последнего полученного значения от деления.

В результате перевода получаем двоичный код:

X=10(10)=

Для выполнения сдвига влево на триггер Y2следует подать управляющий сигнал D=0.

Для выполнения сдвига числа на три разряда на регистр Y3 следует подать управляющие сигналы S1=1, S0=1.

При логическом сдвиге все биты слова, включая знаковый разряд, смещаются в заданном направлении. Высвобождающиеся разряды сетки заполняются нулями.

Подробный сдвиг числа X=1010(2) на три разряда рассмотрен в таблице 2.1.

Из примера следует, что сдвигаемые цифры сохранены (сдвиг без округления) и произошло деление исходного числа на «восемь».