Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



Контакти
 


Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция






Компаратори. Схеми контролю

9.1. Загальна характеристика схем порівняння

Схемою порівняння (компаратором) називається функціональ­­­­ний вузол комп'ютера, призначений для вироблення ознак відношень між двійковими словами (числами). Ознаки відношень за­писуються у вигляді:
Fi: = А*K або Fi, А*K або FA*K;
Fi: = А*В або Рi, А*В або FA*В,
де А і В – двійкові або двійково-десяткові числа; К – двійкова константа; i – номер відношення (часто пропускається); * – операція відношення вигляду =, ≠, <, >, £, ³ і т. ін.; Fi – функція, що задає результат відношення: лог.1 – якщо відношення виконується, тобто істинне, і лог.0 – якщо відношення не виконується, тобто помилкове. Функція компаратора позначається буквами COMP (comparator) або знаками = =.
Основними відношеннями вважаються: «рівне» FA=В, «більше» РА>В і «менше» РА<В. Часто схеми, що реалізують відношення РА>В або РА<В, називають схемами порівняння «на більше» або «на мен­ше». Маючи в своєму розпорядженні основні ознаки відношень, можна на їхній основі отримати ряд додаткових ознак, наприклад:
FA≠B = ; FA≤B =; FA≤B = FA=BÚFA<B.
Ознаки відношення використовуються як логічні умови (повідомляючі сигнали) в мікропрограмах, командах передачі керування, а також у пристроях контролю і діагностики. Після виконан­ня кожної команди в машині автоматично формуються ознаки ре­зультатів опе­рації. Ці ознаки, які називаються прапорами (прапор­цями), вміщуються в спеціальний регістр прапорів. До прапорів звичайно відносять озна­ки нульового результату, переповнення розрядної сітки, знак ре­зультату, наявність перенесень із старшого розряду суматора, парне або непарне число одиниць в результаті та ін.
Зазначимо, що формування і використання ознак (прапорців) – це основна відмінність комп'ютера від калькулятора. Тільки за допомо­гою прапорців машина приймає рішення про хід обчислю­вального про­­цесу, тобто володіє інтелектуальними властивостями.

9.2. Схеми порівняння слів з константою

Приймемо, що потрібно отримати ознаки відношень двійко­вого слова А=А2А1А0 з наступними заданими константами:
F1:= (А=000); F2:= (А=111) і F3:= (А£011).
На основі табл. 9.1 значення ознак відношення слова А з кон­стантами запишуться у вигляді:
F1 = ; F2= A2 A1 A0; F3= (9.1)
Схема порівняння слова з константою згідно з виразами (9.1) показана на рис. 9.1.
Таблиця 9.1

A2 A1 A0 F1 F2 F3  
 
 
 
 
 
 
 
 
             
  Рис. 9.1. Схема порівнян­ня слова з константою

9.3. Схеми порівняння двійкових слів А і В

Багаторозрядні двійкові слова рівні, коли одночасно попарно рівні всі їхні розряди, тобто А(n) = В(n), якщо Аi = Вi, i = 1, 2, ..., n. На основі табл. 9.2, яка задає умову рівності ri двох i-x розрядів А і В, отримаємо:
, (9.2)
де Мі – функція додавання по модулю два (“виключальне ЧИ”).
Схемна реалізація функції (9.2) показана на рис. 9.2.
Ознака рівності двох n-розрядних слів РА=В визначається логіч­ним добутком порозрядних умов ri:
FA=B = rn rn-1 … r1 = (9.3)

Таблиця 9.2
Аi Вi ri

 

 

Схема порівняння двох чотири­роз­рядних слів А і В згідно з виразом (9.3) показана на рис. 9.3. Схема вміщує чотири логіч­них еле­менти «виключальне ЧИ» і один кон’юнктор.

 


Рис. 9.2. Елемент “Виключальне ЧИ”: а – схема; б – умовне позначення

 

 

 

 

Рис. 9.3. Схема порівняння двох чотирирозрядних слів А і В

При великій розрядності слів, які порівнюються, можна на пер­шому рівні отримати ознаки для чотирирозрядних груп і на другому рівні реалізувати загальний прапор логічним множенням групових ознак. Наприклад, при розрядності порівню­ва­них слів n = 16 отримаємо чотири групові ознаки порівняння:
; ; ; ,
де верхні індекси означають номери розрядів у гру­пах. Тоді
ознака порівняння двох 16-розрядних слів запишеться у вигляді:
FA=B =
Схема порівняння двох 16-розрядних слів показана на рис. 9.4, а.

 

 


Рис. 9.4. Схема порівняння двох слів на рівність: а – групова структура; б – на основі дешифратора і мультиплексора

Порівняння може бути реалізоване і на інших схемотех­нічних принципах. Схема порівняння двох чотири­розрядних чисел А і В на основі дешифратора і мультиплексора показана на рис. 9.4, б. Де­шифратор виробляє одиничне значення сигналу на тому виході, но­мер якого також визначається десятковим еквівален­том вхідного ко­ду. Наприклад, при А4 А3 А2 А1 = 0111 логічна одиниця з'явиться на виході з номером сім. Мультиплексор підключає до виходу той вхід, номер якого також визначається десятковим еквівалентом вхідної комбінації. Якщо B4B3B2B1 = 0111, то дозволяється проходження на вихід сигналу із сьомого входу. Таким чином, якщо слова А і В рівні, то формується прапор FA=В =1.

9.4. Схеми порівняння двох слів «на більше»

Схема порівняння двох слів А і В «на більше» за абсолютним значенням виробляє ознаку FA>В і будується за наступним алго­ритмом:
аналіз нерівності слів А і В виконується послідовно в нап­рямку від старших розрядів до молодших;
молодші розряди включаються в аналіз в тому випадку, коли старші розряди рівні (еквівалентні);
для отримання ознаки РА>В будується диз'юнктивна сума по­розрядних умов.
Логіка порівняння розрядів А і В наведена в табл. 9.3, де Сi – ознака Аi>Вi; ri – умова підключення до аналізу сусідніх молодших розрядів обох слів.
На основі табл. 9.3 отримуємо такі вирази:
(9.4)
З урахуванням виразу (9.4) і алгорит­му аналізу функцію ознаки FA>B представляємо у вигляді:
(9.5)
Для порівняння двох чотирирозрядних слів «на більше» озна­ку нерівності згідно з виразом (9.5) представляємо таким чином:
(9.6)

Схема порівняння «на більше» двох чотирирозрядних слів А і В згідно із співвідношенням (9.6) показана на рис. 9.5.

 

9.5. Багаторозрядні схеми порівняння «на більше»

 

Рис. 9.5. Схема порівняння двох слів «на більше»

 

 

 

При реалізації схем порівняння багаторозрядних слів «на біль­ше» виникають технічні труднощі, пов'язані з необхідністю використання вентилів з великою кількістю входів. Тому слова, що порівнюються, розбиваються на групи, які складаються, наприклад, з чотирьох роз­рядів. Кожна група виробляє свою ознаку нерівності Fia>b і умову під­ключення до аналізу молодшої групи згідно з виразом (9.6) і схемою (рис. 9.5). Наприклад, для n = 16 маємо чотири групи, які об'єднуються згідно із співвідношенням
(9.7)
де F4A>В – прапор порівняння «на більше» в найстаршій групі з роз­рядами A16 – А13, В16 – В13 і М 4гр= М16М15М14M13 – умова для під­ключення до аналізу сусідньої молодшої групи; F 3A>В – прапор порів­няння «на більше» у групі з розрядами А12 – А19, В2 – В9 і M 3гр = =М12M11M10М9 – умова аналізу молодшої групи; F2A>В – прапор порів­няння «на більше» у групі з розрядами А8 – А5, В8 – В5 і M 2гр = =М8M7M6М5 – умова підключення молодшої групи; F1A>В – прапор по­рівняння «на більше» у групі з розрядами A4–A1, B4–B1.

 

 


Схема порівняння «на більше» двох 16-розрядних слів А і В на основі рівняння (9.7) показана на рис. 9.6.

Рис. 9.6. Схема порівняння «на більше» двох 16-розрядних слів

9.6. Застосування компараторів

Контроль (виявлення) і корекція (виправлення) результатів опе­рацій є важливою умовою грамотної експлуатації машин. Конт­роль може бути програмним або апаратним. До апаратних методів відно­сяться дублювання операцій і відновлення вхідних сигналів.
Контроль операцій додавання методом дублювання реалі­зується двома однаковими суматорами (SM), на входи яких одночасно поступають доданки А(n) і В(n). Обидва результати S1(n) і S2(n) поступають на входи схеми порівняння (рис. 9.7, а). Якщо обидва результати рівні, то на виході схеми порівняння значення ознаки FS1=S2 = 1 і помилок немає. При нульовому значенні ознаки опера­цію потрібно повторити або зупинити роботу ЕОМ.

Рис. 9.7. Застосування схеми порівняння для контролю операцій

Схема контролю методом відновлення вхідних сигналів показана на рис. 9.7, б. Дворозрядне слово А2A1 декодується і значення унітарного коду з виходів дешифратора поступає на входи шиф­ратора. При правильній роботі дешифратора і шифратора вхід­ний код А2A1 має збігатися з вихідним кодом шифратора В2B1. При цьому на виході схеми порівняння встановиться одиничне значення ознаки FA=В.
При передачі інформації з одного регістра в інший контроль правильності пересилки може здійснюватися порозрядним порів­нян­ням вмісту цих двох регістрів. На рис. 9.7, в показаний один з ва­ріантів контролю пересилок слів між регістрами. Після передачі ін­формації з регістра А в регістр В (або навпаки) проводиться порів­няння їхнього вмісту. Якщо значення двох слів збігаються, то значення ознаки рівності набуває одиничного значення, інакше – виробляється сигнал помилки.

9.7. Загальна характеристика схем контролю парності

У комп'ютерах широко використовується контроль парності (си­нонім – за паритетом або відповідністю). Цей спосіб заснований на до­пущенні, що в двійковому числі найчастіше виникають одиничні по­милки – втрата або поява зайвої одиниці. У обох випад­ках число оди­ниць зміниться на одну. Якщо двійкове число мало непар­не число одиниць, то після одиничної помилки воно виявиться пар­ним і нав­паки.
На практиці контроль парності здійснюється таким чином. Для підвищення ефективності контролю двійкове слово розби­вається на частини, як правило, байти. До кожного байта додається додатковий контрольний розряд. Вміст контрольного розряду зале­жить від виб­раного способу контролю (за парністю або непарніс­тю). При контролі за парністю значення контрольного розряду виби­рається таким, щоб загальне число одиниць у байті й контрольному біті було парним. У цьому випадку значення кон­трольного (пари­тетного) біта визначаєть­ся додаванням за модулем два значень розрядів байта (рис. 9.8, а):
(9.8)
Внаслідок операції додавання за модулем два значень розря­дів байта з парним число одиниць одержуємо значення контрольного байта FK.П = 0. При додаванні за модулем два значень розрядів байта з непарним числом одиниць значення контрольного байта FK.П = 1.

FK.П   FK.Н
 
 
а   б

Рис. 9.8. Контроль байта: а – за парністю; б – за непарністю
При контролі за непарністю значення контрольного біта ви­би­рається з умови, щоб кількість одиниць у байті з урахуванням вмісту контрольного розряду була непарною. У цьому випадку зна­чення контрольного біта набуває такого виразу:
(9.9)
На практиці контроль непарності використовується частіше, оскільки фіксує повне пропадання інформації. Контроль парності (непарність) передбачає формування значень контрольних розрядів до виконання операції та перевірку байта після виконання операції з урахуванням контрольних розрядів. Наприклад, при записуванні байта в пам'ять комп'ютера одночасно автоматично формується (генеруєть­ся) значення його контрольного розряду. При зчитуванні байта, що збе­рігається, здійснюється додавання за модулем два значень його роз­рядів спільно з контрольним бітом згідно з визначеним способом кон­т­ролю парності або непарності. Таким чином, контроль за па­ри­тетом ви­магає використання додаткових розрядів. Схеми, що за­без­печують отримання значення контрольного розряду і перевірку двій­кового числа за ознакою парності або непарності, називаються схе­мами контролю парності. Їх часто називають схемами згортки, схемами контролю за модулем два, схемами контролю за пари­тетом. Для отримання умови парності потрібне складання за модулем два восьмирозрядного слова, що реалізується за допомогою ступін­чатого включення двовходових елементів «виключальне ЧИ»:
на першому рівні отримують функції F1 – F4:
F1 = А1ÅA2; F2 = А3ÅА4; F3 = A5ÅA6; F4 = А7ÅA8; (9.10)
на другому і третьому рівнях реалізуються функції:
F5= F1ÅF2; F6 = F3ÅF4; М = F5ÅF6. (9.11)
Функція М згідно з виразами (9.10) і (9.11) набуває зна­чення лог.1 при непарному числі одиниць у вхідному байті та зна­чення лог.0 – при парному числі одиниць у вхідному байті.Для задання ознаки контролю вводиться керуючий сигнал V, який разом з сигналом М поступає на входи схеми «виключальне ЧИ» в четвертому рівні; на прямому й інверсному виходах цього рівня формуються пряме й інверсне значення контрольного розря­ду:

Логіка роботи схеми контролю, показаної на рис. 9.9, а, наведена в табл. 9.4.


Рис. 9.9. Схеми контролю за парністю: а – ступінчате включен­ня елемента «виключальне ЧИ»; б – умовне позначення

Таблиця 9.4
Входи A8 – A1 V F
На входах: Парне число одиниць
Непарне число одиниць
На входах: Парне число одиниць
Непарне число одиниць

Із табл. 4.9 видно, що при V = 0 на виході F генерується зна­чення контрольного розряду для контролю парності, при V = 1 на ви­ході F генерується значення контрольного розряду для контролю не­парності.
Як приклад схема контролю непарності пересилок байта від джерела інформації (ДІ) до приймача інфор­мації (ПІ) показана на рис. 9.10.


Рис. 9.10. Контроль пересилок байта

Схема контролю з боку джерела інформації виступає як генератор значення контрольного розряду непарності FДІ. Схема контролю з боку приймача інформації забезпечує додавання за модулем два значень розрядів визначеного байта спільно з визначеним конт­рольним бітом непарності. Прийом інформації можливий тільки при виконанні умови непарності FПІ = 1 з боку приймача.

 


Читайте також:

  1. D) оснащення виробництва обладнанням, пристроями, інструментом, засобами контролю.
  2. IV. Питання самоконтролю.
  3. VІ. Структурно-логічні схеми
  4. Автоматизація контролю та діагностування вузлів РЕА
  5. Алгоритми та блок-схеми
  6. Антиконкурентні дії органів влади, управління і контролю
  7. Аудиторська оцінка системи внутрішнього контролю
  8. Аудиторські докази щодо тверджень керівництва у фінансових звітах отримуються безпосередньо в процесі проведення тестів контролю та процедур по суті.
  9. Біржова валютна торгівля та ступінь валютного регулювання і контролю
  10. Блоки схеми алгоритму
  11. ВАРІАНТИ ТЕСТІВ ДЛЯ ПОТОЧНОГО І ПІДСУМКОВОГО КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ
  12. Ваучерна система обліку і контролю грошових коштів




Переглядів: 2652

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
 | Суматори. Арифметико-логічні пристрої

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.007 сек.