БЛОКИ ЦВМ ТИПОВЫЕ

— устройства, предназначенные для выполнения элементарных операций над словами. К Б. ЦВМ т. относятся: регистры, дешифраторы, счетчики, сумматоры.

Регистры предназначены для хранения информации и для преобразования информации при реализации элементарных операций передачи и сдвига слов. Регистр представляет собой набор запоминающих элементов, пронумерованных в соответствии с разрядами слов, хранимых в нем (младшему разряду слова соответствует младший разряд регистра и т. д.). Под преобразованием информации в регистре понимают любое однозначное изменение состояния его разрядов (полное или частичное) под воздействием входных сигналов. К операциям по преобразованию информации в регистре относятся: элементарная операция сдвига, элементарная операция передачи кода на регистр и установочные преобразования. При операциях сдвигов в регистре каждый разряд должен одновременно и выдавать информацию в следующий разряд и принимать новую информацию из предыдущего разряда. Осуществляется это путем промежуточного запоминания сдвигаемой информации либо на линиях задержки, либо на реактивных элементах, либо во вспомогательном регистре в зависимости от типа применяемой элементной структуры ЦВМ. Различают линейные и циклические регистры в соответствии с выполнением линейной и циклической модификаций элементарной операции сдвига. Элементарная операция передачи кода на регистр заключается в изменении состояния каждого разряда регистра в зависимости от значения соответствующего разряда вводимого слова. Передача слова на регистр может осуществляться параллельным и последовательным способом. При параллельном способе все разряды слова поступают на регистр одновременно, при последовательном способе производится поразрядный ввод слова со стороны младших или старших разрядов регистра с последующим сдвигом вводимой информации на один разряд влево или вправо соответственно. Установочные преобразования информации в регистре необходимы для перевода регистра из любого состояния в заданное (напр., в исходное нулевое или единичное).

Дешифратором переменных устр-во, выходными ф-циями которого являются различные конституэнты единицы: . Дешифраторы устанавливают взаимнооднозначное соответствие между дешифрируемым словом и сигналом на соответствующем выходе дешифратора (сигнал принимает единичное значение только при появлении на входе дешифратора соответствующего слова, либо группы слов, для остального мн-ва слов он равен нулю). Различают дешифраторы 1-го и 2-го рода. Первые реализуют систему функций, каждая из которых принимает единичное значение при соответствующем единственном значении слова на входе дешифратора. Вторые реализуют систему функций, принимающих единичное значение на определенном соответствующем диапазоне значений дешифрируемых слов. По способу построения различают линейные, пирамидальные и прямоугольные дешифраторы. Линейные дешифраторы переменных представляют собой совокупность не связанных между собой схем совпадения на входов, каждая из которых реализует соответствующую конституэнту единицы. Пирамидальный дешифратор строится по методу каскадов: 1-й каскад реализует конституэнты единицы для двух переменных каскад — конституэнты единицы для трех переменных, причем входными сигналами 2-го каскада являются выходные сигналы 1-го каскада и значения переменной На следующем каскаде реализуются все конституэнты 4-х переменных, входными сигналами для него являются выходные сигналы 2-го каскада и значения переменных и т. д. На выходе каскада реализуются все конституэнты единицы для переменных. Прямоугольный способ построения дешифраторов сводится к тому, что входное слово разбивается на группы разрядов, дешифрируемые с помощью частичных линейных дешифраторов, представляющих собой 1-й каскад дешифратора. В последующем каскаде реализуются все возможные конъюнкции выходов частичных линейных дешифраторов. В отличие от дешифратора 1-го рода на выходах дешифратора 2-го рода образуются дизъюнкции ряда последовательно занумерованных конституэнт единицы.

Счетчиками наз. устройства, производящие счет входных сигналов. Счетчик представляет собой триггерный регистр и предназначен, в основном, для реализации элементарной операции счета. Если обозначить через некоторое состояние счетчика, которое определяется состояниями его разрядов, то

под воздействием сигнала, напр., счетчик переходит в соседнее состояние, а под воздействием сигнала в соседнее состояние, в соответствии с задаваемым модулем счета и Q обозначают прибавление и вычитание по модулю). По достижении состояния с предельным значением г счетчик устанавливается в исходное состояние. По направлению переходов из одного состояния в другое счетчики делятся на простые и реверсивные. Простые счетчики осуществляют счет сигналов одного знака, и переходы в нем происходят в одном направлении. Реверсивные счетчики осуществляют счет прибавляемых и вычитаемых сигналов, а переходы в нем происходят в прямом и в обратном направлениях. Структура счетчика существенно зависит от способа кодирования его состояния. Различают счетчики с позиционным двоичным или десятичным кодированием, счетчики с позиционным единичным или комбинированным кодированием, счетчики с непозиционным соседним кодированием. В счетчике с позиционным двоичным кодированием состояния кодируются обычными двоичными кодами последовательных целых неотрицательных чисел, начиная с нуля (аналогично для десятичного кодирования). Прибавление и вычитание единицы из кода такого счетчика осуществляется с помощью операций переносов и заемов (см. Цепь переноса) между разрядами счетчика. При единичном кодировании состояние счетчика отождествляется с местоположением определенного кода в его разрядах (в качестве такого кода используется код вида ) либо последний наз. также парно-единичным). Под воздействием входного сигнала происходит переход счетчика в новое состояние путем сдвига кода влево или вправо в зависимости от знака считаемого сигнала. Счетчик с единичным кодированием по структуре представляет собой кольцевой сдвиговый регистр. Число состояний такого счетчика равно числу разрядов сдвигового регистра. При комбинированном способе кодирования счетчик разбивается на частичные счетчики, внутри которых применяется единичное кодирование, а между ними связь организуется так же, как для счетчиков с позиционным кодированием. При соседнем кодировании состояний переход из любого состояния в соседнее (или ) осуществляется путем переключения только одного разряда счетчика. Для соседнего кодирования можно использовать, напр., непозиционную систему кодов Грея. Для определения состояний счетчика используются дешифраторы.

Сумматором наз. устройство, выполняющее элементарную операцию суммирования. Различают параллельные и последовательные сумматоры в зависимости от того, как поступают все разряды слагаемых в сумматор: одновременно либо последовательно, начиная с младших. Параллельные сумматоры состоят из одноразрядных суммирующих схем (п — число разрядов слагаемых), последовательные — из одной. Одноразрядная суммирующая схема (ОСС) осуществляет сложение по модулю 2 соответствующих разрядов слагаемых и переноса из предыдущего разряда, в результате которого образуется сумма в данном разряде и перенос в следующий разряд. Система переключательных функций, описывающая ОСС, может быть представлена в таком виде:

По способу построения ОСС различают комбинационные, накапливающие и амплитудные сумматоры. Комбинационные — строятся из логич. элементов, реализующих функционально полный набор элементарных операторов (см. Элементная структура ЦВМ). Система функций (1) должна быть представлена в виде, соответствующем операторным выражениям применяемых логич. элементов. Оба слагаемых поступают на вход комбинационного сумматора одновременно. Основой накапливающего одноразрядного сумматора является триггер со счетиым входом, на который поочередно поступают суммируемые цифры и перенос. Способы организации параллельных сумматоров из ОСС определяются способом организации распространения сигнала переноса от младших разрядов к старшим.

Различают сумматоры с последовательным распространением переносов (ПРП), со сквозным, одновременным и групповым. В сумматорах с ПРП перенос в данный разряд может быть выработан только после того, как произойдет сложение в предыдущем разряде. В сумматорах со сквозным переносом организуется спец. цепь распространения переносов из более быстродействующих элементов т. о., что перенос, возникающий в предыдущих разрядах, обходит те разряды, в которых сумма слагаемых по модулю 2 равна 1. В сумматорах с одновременным переносом значение переноса из данного разряда является функцией входов всех предыдущих разрядов и возникает одновременно во всех разрядах. В сумматорах с групповым переносом несколько разрядов объединяются в группы, причем внутри группы перенос в каждом разряде возникает одновременно, а между группами может быть организован либо последовательный, либо сквозной, либо одновременный перенос. По способу фиксации окончания процесса суммирования все сумматоры делятся на синхронные и асинхронные. В синхронных сумматорах на выполнение сложения отводится время, не меньшее максимального времени распространения переноса по цепочке переносов. Асинхронный принцип управления окончанием суммирования основан на определении фактического окончания распространения переносов. Такие сумматоры снабжены схемами определения завершения переносов. Для суммирования чисел, представленных обратным кодом, сумматоры

снабжаются цепью циклического переноса, которая связывает перенос, возникающий в знаковом разряде со входом младшего разряда «умматора. В случае кодирования отрицательных чисел дополнительным кодом эта цепь в сумматоре отсутствует.

Лит.: Глушков В. М. Синтез цифровых автоматов. М., 1962 [библиогр. с. 464—469]; Рабинович 3. Л. Элементарные операции в вычислительных машинах. К., 1966 [библиогр. с. 299-301 ]; Карцев М. А. Арифметика цифровых машин. М., 1969 [библиогр. с. 559—575].

3. М. Киричепко.