6- ma’ruza. Tadrijiy (ketma-ket) turdagi raqamli sxemalar. Registrlar. Hisoblagichlar. Reja

Hisoblagichlar.
1. Hisoblagich deb kirish yo’li signallarini sanashga va ular sonini qaydlashga mo’ljallangan tadrijiy uzelga aytiladi. Signallarni sanash axborotni diskret ishlash qurilmalarida keng tarqalgan amallardan biri hisoblanadi.
Hisoblagichlarning asosiy vazifalari quyidagilar:

• 
  kirish yo’liga berilgan signallarni sanash;
  
• 
  chastotani bo’lish.
  

Hisoblagichlar registrlarga o’xshab bir biri bilan bog’langan bir xil triggerlar asosida quriladi. Ko’pincha - va -triggerlar ishlatiladi, chunki -triggerlar sanash triggeri deb atalsa, -triggeri da sanoq triggeri kabi ishlaydi.
Hisoblagichlarda kombinatsion elementlar trigger ishlashini boshqaradi. Hisoblagichdagi triggerlar soni u sanay oladigan signallarning soni orqali aniqlanadi.
Hisoblagichlarda quyidagi mantiqiy amallar bajariladi:

• 
  hisoblagichni nol holatiga o’tkazish (tozalash);
  
• 
  kirish yo’li axborotini parallel shaklda yozish;
  
• 
  yozilgan axborotni saqlash;
  
• 
  saqlanayotgan axborotni parallel shaklda uzatish;
  
• 
  inkrement - saqlanayotgan sonni bittaga orttirish;
  
• 
  dekrement - saqlanayotgan sonni bittaga kamaytirish.
  

Hisoblagichlarning asosiy parametri sanash moduli hisoblanadi. Hisoblagichning sanash moduli deganda signallarning shunday maksimal soniga aytiladiki, undan so’ng hisoblagich nol holatiga o’tadi (tozalanadi).
Modul qiymati bo’yicha ikkili va ikkili bo’lmagan hisoblagichlar farqlanadi. Ikkili hisoblagichlarda sanash moduli ikkining darajasiga karrali son orqali aniqlanadi, ya’ni . Ikkili bo’lmagan, ixtyoriy sanash modulli hisoblagichlarda sanash moduli ikkining darajasiga karrali son bo’lmaydi, ya’ni .
Sanash yo’nalishi bo’yicha quyidagi hisoblagichlar farqlanadi:

• 
  jamlovchi hisoblagichlar (to’g’ri sanovchi), bu hisoblagichlarda hisoblagich holati ko’payadi (inkrement);
  
• 
  ayiruvchi hisoblagichlar (teskari sanovchi), bu hisoblagichlarda hisoblagich holati kamayadi (dekrement);
  

- reversiv hisoblagichlar, bu hisoblagichlar boshqarish signali bo’yicha jamlovchi yoki ayiruvchi hisoblagich kabi ishlaydi.
Sanash amalini tashkil etish bo’yicha asinxron va sinxron hisoblagichlar farqlanadi. Asinxron hisoblagichlarda har bir keyingi trigger oldingi trigger sxemasida shakllangan signal orqali boshqariladi. Sinxron hisoblagichlarda esa sanoq signallari barcha triggerlarning sinxron kirish yo’liga baravar beriladi.
Xonalararo bog’lanishni qurish usuliga binoan ketma-ket, parallel va guruhli ko’chirishli hisoblagichlar farqlanadi.

2. Ikkili asinxron hisoblagich ishlashini ikki pog’onali sanoq triggerlarda qurilgan to’rt xonali hisoblagich misolida ko’raylik (6.4-rasm). Bu hisoblagich ikkita sanoq kirish yo’liga ( ) va ikkita nolga o’rnatish kirish yo’liga [ ] ega. Triggerlar kirish yo’li signalining orqa fronti bo’yicha (1 dan 0 ga o’tganida) ishlaydi. To’rtta ketma-ket ulangan triggerlar moduli ga teng hisoblagichni tashkil etadi.

6.4. –rasm. To’rt xonali asinxron schetchik sxemasi

6.5-rasmdagi vaqt diagrammasida hisoblagich kirish yo’liga signallarning davriy ketma-ketligi berilganida har bir triggerning holati ko’rsatilgan. 6.2-jadvalda esa kirish yo’liga berilgan signallar soniga mos triggerlar holati keltirilgan. Hisoblagich kirish yo’liga berilgan har bir yangi signal hisoblagich holatini bittaga orttiradi, ya’ni inkrement amali bajariladi.

6.5-rasm. To’rt xonali asinxron jamlovchi hisoblagich ishlashining vaqt diagrammasi.
Sanoq triggeri kirish yo’li signali chastotasini ikkiga bo’lishligi sababli, to’rtta ketma-ket ulangan triggerlar zanjiri chastotani 16 ga bo’ladi. Har bir o’n oltinchi signal kelishi bilan hisoblagich nol holatiga o’tadi va sanash tsikli qaytadan boshlanadi. 6.4-rasmdagi hisoblagich jamlovchi hisoblagich hisoblanadi.
Agar hisoblagichdagi triggerlar signalning oldi fronti bo’yicha (0 dan 1 ga o’tganida) ishlasa hisoblagich ayiruvchi hisoblagichka aylanadi, ya’ni u dekrement amalini bajaradi. Bunday hisoblagichning vaqt diagrammasi 6.6-rasmda keltirilgan.
To’g’ri va teskari sanashning turli variantlaridan foydalanib reversiv hisoblagichni ko’rish mumkin. 6.7-rasmda reversiv hisoblagichning bir varianti keltirilgan. kirish yo’liga mantiqiy nol berilsa ( ) hisoblagich jamlovchi schetchik kabi ishlasa, mantiqiy bir berilsa ( ) hisoblagich ayiruvchi hisoblagich kabi ishlaydi. Yuqorida ko’rilgan hisoblagichlarda har bir trigger o’z holatini undan oldingi trigger o’zgartirganidan so’ng o’zgartiradi. Shu sababli bu hisoblagichlar ketma-ket ko’chirishli hisoblagich deb yuritiladi. Bu hisoblagich sxemalari sodda bo’lsada, tezkorligi past.

6.6-rasm. To’rt xonali asinxron ayiruvchi hisoblagich ishlashining vaqt diagrammasi
6.2-jadval

Berilgan signallar soni		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
Kirish yo’llari		0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1	0	1
		0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0	1	1	0	0
		0	0	0	0	1	1	1	1	0	0	0	0	1	1	1	1	0	0
		0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	0	0

Yakuniy kodning o’rnatilish vaqti hisoblagichning turli holatida turlicha bo’ladi. Masalan, hisoblagichda , va h. yozilgan bo’lsa kirish yo’li signali ta’sirida bitta trigger o’z holatini o’zgartirsa, yoki holatidan keyingi holatga o’tishda barcha to’rtta trigger o’z holatini o’zgartiradi.

6.7-rasm. Asinxron reversiv hisoblagichning sxemasi.
Yakuniy kodni o’rnatish vaqtini kamaytirish uchun hisoblagichning barcha triggerlarini bir vaqtda o’z holatlarini teskarisiga o’zgarishini ta’minlash lozim. Ya’ni asinxron hisoblagichlardan voz kechib, sinxron hisoblagichlardan foydalanish lozim. 6.8-rasmda keltirilgan hisoblagichda sinxrosignal berilishi bilan barcha triggerlar o’z holatini bir vaqtda o’zgartiradi. Bunday hisoblagichlar parallel ko’chirishli hisoblagichlar deb yuritiladi va yuqori tezkorlikka ega.

6.8-rasm. To’rt xonali sinxron hisoblagich sxemasi.

Ammo, xonalar soni oshishi bilan parallel hisoblagichlarni qurish qiyinlashadi, chunki elementi kirish yo’llarining soni oshadi. Bu esa o’z navbatida triggerlar chiqish yo’lida yuklamaning oshishiga olib keladi. Shu sababli, xonalar sonining ko’pligida kombinatsiyalangan ketma-ket parallel ko’chirishli tuzilmalardan foydalaniladi. Bunda bir necha triggerlar guruhlarga birlashtirilib, guruh ichida parallel ko’chirish tashkil etilsa, guruhlar orasida ketma-ket ko’chirish amalga oshiriladi (6.9-rasm). Guruhdan ko’chirish signali ushbu guruh barcha triggerlarining birlik holatida ro’y beradi.

6.9-rasm. Guruhli ko’chirishli hisoblagich sxemasi.
3. Ixtiyoriy sanash modulli hisoblagichni qurish uchun soni eng yaqin butun songacha yaxlitlanadi:
, -butun son.
Natijada triggerlarning kerakli sonini olamiz. Ixtiyoriy sanash modulli hisoblagich uchun asos sifatida holatga ega bo’lgan ikkili hisoblagich xizmat qiladi. Demak, ixtiyoriy sanash modulli hisoblagichda ishlatilmaydigan ortiqcha holatlar quyidagicha aniqlanadi.

Ixtiyoriy sanash modulli hisoblagichlarni qurishda ishlatiladigan asosiy usullar:

• 
  ortiqcha holatlarni chiqarib tashlash usuli;
  
• 
  boshqariluvchi nolga o’rnatish usuli.
  

Birinchi usul raqamli qurilmalarni sintezlash algoritmiga asoslangan va to’pi katta qurilmalarni qurishda ishlatiladi. Aks holda bu usulni ishlatish maqsadga muvofiq hisoblanmaydi.
Amaliyotda ko’pincha boshqariluvchi nolga o’rnatish usulidan foydalaniladi. Usul g’oyasiga binoan hisoblagich chiqish yo’lida istalgan sanoq moduli ga mos keluvchi kodning paydo bo’lishi bilanoq hisoblagich triggerlari nol holatiga o’tkaziladi.
6.10-rasmda sanash moduli , ya’ni o’nli hisoblagichning sxemasi keltirilgan. To’rt xonali ikkili hisoblagich qo’shimcha to’rt kirish yo’lli elementiga ega va bu element kirish yo’llariga trigger chiqish yo’llaridan signal beriladi. Sinxron kirish yo’li ga o’ninchi signal berilishi bilanoq hisoblagich triggerlari holatiga o’tadi, ya’ni .

6.10-rasm. O’nli hisoblagichning sxemasi
elementi signal tarqalishining kichikishi vaqtidan so’ng o’z chiqish yo’lida nolga o’rnatish signalini shakllantiradi va bu signal hisoblagich triggerlarini nol holatiga o’tkazadi. So’ngra sanashning keyingi tsikli boshlanadi. Ushbu o’nli hisoblagich ishlashining vaqt diagrammasi 6.11-rasmda keltirilgan.
Shu tariqa sanash modulining ixtiyoriy boshqa qiymatlariga mos hisoblagichlarni qurish mumkin. Masalan, sanash moduli 5 ga teng bo’lgan hisoblagichni qurish uchun 3 ta trigger kerak bo’ladi. 6.12-rasmda sanash moduli 5 ga teng bo’lgan hisoblagich misoli keltirilgan. element kirish yo’liga ga mos holda signallari beriladi.

6.11-rasm. O’nli hisoblagich ishlashining vaqt diagrammasi.

So’ngra sinxron kirish yo’liga beshinchi signal berilishi bilan element chiqish yo’lida hisoblagich triggerlarida nol holatni o’rnatuvchi signal shakllanadi.

6.12-rasm. Sanash moduli bo’lgan hisoblagich sxemasi.