дорівнюватиме Амакс=24-1=15.
Основною операцією, яка використовується в цифрових пристроях при різних обчисленнях, є операція алгебраїчного додавання чисел (складання в якому можуть брати участь як позитивні, так і негативні числа). Віднімання легко зводиться до додавання шляхом зміни на зворотний знак від'ємника. Операції множення і ділення так само виконуються за допомогою операції додавання і деяких логічних операцій. Розглянемо роботу АЛУ в режимі арифметичних операцій, при цьому більш докладно
Малюнок 6.2
Малюнок 6.3
Малюнок 6.4
Числа без знаку представляються прямому коді і всі чотири розряду відводяться під абсолютне значення числа. Числа зі знаком у старшому (третьому) розряді несуть інформацію про знак числа, інші три розряду відводяться під абсолютне значення числа. Якщо число негативне, тобто в старшому розряді 1, то воно видається в додатковому коді. Додатковий код пов'язаний із зворотним кодом простим співвідношенням nдоп=Nобр + 1, де зворотний код є проста інверсія прямого коду. Треба відзначити, що при інверсії прямого коду знаковий розряд не бере участь.
Положення цифрових ключів для виконання операції алгебраїчного складання повинно бути таким: U1=U4=U9=1 і U2=U3=U10=0. Виконавши моделювання, в режимі перехідних процесів отримаємо графіки, показані на малюнку 6.5. Кожному значенню операндів і результатів відповідає їх десятковий формат, який спрощує вивчення процесу логічного складання. Наприклад, сумі 1 + 9 відповідає 10, що підтверджує і бінарний код.
Роботу блоку ознак результату можна простежити по виходах AV, AN, AZ, AC. На виході АС встановлюється напруга високого рівня, коли отриманий результат, наприклад 8 + 11=19, не поміщається в чотирьох розрядної сітці, при цьому результат дорівнює 3. Робота ознаки переповнення (AV) і негативного результату (AN) заснована на уявленні чисел зі знаком. Розглянемо третій комбінацію, яка приходить на вхід АЛП, операнд А число +2 представлене в прямому коді, операнд У число - 4 представлене в додатковому коді в результаті отримуємо число - 2 в додатковому коді. При цьому сигналом того, що результат негативний, служить усталений високий рівень напруги на виході AN. Ознака переповнення встановлюється, коли результат складання двох позитивних чисел має негативний знак, наприклад, при додаванні +3 і +6 отримуємо - 7. Це відбувається по тому, що результат складання число +9 не поміщається в три розряди, відведених під абсолютне значення числа. Принцип установки ознаки нульового результату AZ найбільш простий: достатньо, що б на всіх виходах результату встановилися напруги низького рівня.
Операція арифметичного віднімання виконується пристроєм при наявності вхідного сигналу переносу Сn, його встановлює ключ U9, а так як вхід Cn інверсний, то U9 повинен бути встановлений в 0. На входи вибору функції повинна подаватися кодова комбінація, відповідна цифрі 6 в двійковому форматі. Результати виконання операції представлені у вигляді графіків показаних малюнку 6.6. Слід зазначити, що якщо в ході даної операції утворюється негативний результат, то він представляється в додатковому коді.
Малюнок 6.5
Малюнок 6.6
Результатом проведених тестів слід вважати, що дана схема АЛУ виконує всі необхідні арифметичні і логічні операції, яких достатньо для ознайомлення з АЛУ і проведення лабораторної роботи.
7. РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ ПРОЕКТОВАНОЇ МОДЕЛІ
У даному пункті розглядається надійність моделі АЛУ, але програмні засоби з усіма складними алгоритмами опису моделей компонентів, не можуть реально відобразити такий параметр як вихід з ладу компонента в процесі нормальної експлуатації. У зв'язку цим буде проведений розрахунок надійності схеми АЛП, так якби вона була виконана на друкованій платі.
Надійність системи - це її властивість зберігати в часі у встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати необхідні функції в заданих режимах і умовах експлуатації. До основних характеристик надійності елемента, вузла або радіоелектронної апаратури відносяться ймовірність безвідмовної роботи Р (t), інтенсивність відмов?, Середній час напрацювання на відмову Т.
Розрахунок надійності полягає у визначенні показників надійності радіоелектронної апаратури за відомими характеристиками надійності складових елементів конструкції і компонентів схеми з урахуванням умов експлуатації. Для розрахунку надійності необхідно мати логічну модель безвідмовної роботи системи. При її складанні, передбачається, що відмови елементів і компонентів незалежні, а елементи, компоненти і система в цілому можуть перебувати в одному з двох станів; працездатному і чи непрацездатному. Елемент або компонент, при відмові якого відмовляє вся система, вважається послідовно з'єдн...
