Главная | Обратная связь

Описание принципа работы заданной структурной электрической схемы устройства сдвига двоичных чисел

Операция сдвига широко используется в современной вычислительной технике для реализации умножения, деления, нормализации двоичных чисел с плавающей точкой и т.д.

Структурная электрическая схема устройства сдвига двоичных чисел представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Устройство сдвига двоичных чисел.

Схема электрическая структурная

Рассмотрим назначение узлов, входящих в структурную электрическую схему устройства.

Комбинационный программируемый сдвигатель Y4 предназначен для логического сдвига влево или вправо без округления четырехразрядного двоичного числа X, представленного разрядами x₀, x₁, x₂, x₃. На выходе сдвигателя формируется 10-разряд­ное слово Y, представленное разрядами y₆, y₅, …, y₀, y_-1, y_-2, y_-3.

Счетчик Y1 предназначен для параллельного ввода четырехразрядного числа X.

Триггер Y2 предназначен для ввода управляющего сигнала D, определяющего направление сдвига (D=0 означает сдвиг влево, D = 1 – сдвиг вправо).

Регистр Y3 предназначен для параллельного ввода управляющих сигналов S₀ и S₁, определяющих шаг сдвига. Например, если S₁ = 0, S₀ = 1, то выполняется сдвиг на один разряд.

Регистр Y5 предназначен для параллельного вывода результата сдвига, который представляет собой 10-разрядное слово.

Загрузка числа X и управляющих сигналов D, S₀, S₁, а также вывод результата сдвига синхронизируется тактовыми импульсами U_С. Причем ввод осуществляется по отрицательным фронтам тактовых импульсов, а вывод результата сдвига – по положительным.

Процесс функционирования устройства поясняется временной диаграммой, которая представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Временная диаграмма, поясняющая процесс функционирования устройства сдвига

В момент времени t₁ по отрицательному фронту тактового импульса (рисунок 3.2) начинается ввод числа X в счетчик Y1 и управляющих сигналов в триггер Y2 и регистр Y3 (рисунок 3.1). К моменту времени t₂ ввод заканчивается, и начинается процесс сдвига в сдвигателе Y4.

Этот процесс в худшем случае завершается к моменту времени t₃. Затем по положительному фронту тактового импульса результат сдвига записывается в регистр Y5 и т.д.

При подаче низкого уровня напряжения на вход (рисунок 3.1) устройство сбрасывается в исходное нулевое состояние.

Рассмотрим пример логического сдвига влево без округления на два разряда для двоичного числа[4]⁾ X=1101₍₂₎:

Из примера следует, что сдвигаемые цифры сохранены (сдвиг без округления) и произошло умножение исходного числа на 4.