• Nie Znaleziono Wyników

METODA UKŁADÓW RÓŻNICZKUJĄCYCH

Metoda układów różniozkująoyoh, podobnie jak metoda linii opóź­

niających, opiera się na badaniu, ozy w oiągu okresu ozasu T nie zaszła w sumatorze zmiana stanu wyjść oi+1 ^i = 1,2, . . . , n ) . W odróżnieniu jednak od metody linii opóźniająoyoh, w której porów­

nuje się stany tych samyoh wyjść opóźnione względem siebie 0 czas T , metoda układów różniozkująoyoh polega na badaniu, ozy w okresie ozasu T na wyjśoiaoh o±+1 nie nastąpiły skokowe zmia­

ny napięoia. W porównaniu z poprzednio omówionymi metodami wykrywa­

nia końca propagacji przeniesień, metoda ta nie narzuca żadnyoh ograniczeń dotyozących sposobu zmiany stanu wejść sumatora, ani ograniczeń na ilość zmian stanów dowolnego z wyjść oi+1 w trak- oie propagaoji przeniesień w sumatorze.

Układ wykrywania oparty na tej metodzie zawiera:

.- n układów różniczkujących dołączonyoh do wyjść o±+i (i = 1,2, ... ,.n) i zamieniających skoki napięć w wąskie impulsy,

- n-argumsntową bramkę sumy logicznej tyoh impulsów,

- układ sygnalizujący zakońozenie propagaoji przeniesień, gdy na jego wejśoiu dołączonym do wyjścia bramki sumy nie pojawił się impuls przez okre3 T .

W zależnośoi od sposobu realizacji teohnioznej elementów ukła­

du wykrywania i ioh dostosowania do teohniki cyfrowej sumatora 1 innyoh układów maszyny może być celowe zastosowanie w układzie wykrywania Innyoh elementów niż podano powyżej. Jednym z możli- wyoh rozwiązań może być na przykład układ wykrywania, w skład którego wohodzi:

- n układów różniozkująoych,

- n układów poszerzających impulsy do szerokości T , - n-argumentowa hramka sumy.

Działanie takiego układu wykrywania ilustruje rys. 3.10. Pierwszy z pokazanych na rysunku impulsów oznacza początek operaoji i zapo­

biega błędnej sygnalizacji układu przez okres T po zmianie stanu

Rys. 3.10 '-'iiany napięć w układzie wykrywania opartym na układach różniczkujących.

Układy wykrywania oparte na układach różniczkujących mogą byó dołączone w sumatorze zarówno do wyjśó (i = 1,2, ... , n ) jak i do wyjśó si (i = 1,2, ... , n ) . Nie wymaga to przyjmowania żadnyoh dodatkowych założeń dotyczących zmian stanu wejśó i wyjśó sumatora. Można również, analogicznie jak w metodach opisanych w poprzednich rozdziałach, stosować układy prostsze, kontrolujące jedynie co U-tą pozycję sumatora. V/ przypadku takim należy uwz­

ględnić oczywiśoie fakt, że impulsy na wejśoiu układu wykrywania mogą pojawiać się około N-krotnie rzadziej /nie rzadziej jak o o

okres NT /.

0 Y/yborze najlepszego układu wykrywania deoydują w konkretnyoh warurikaoh, analogicznie jak dla poprzednio omÓYiionych metod, wyma­

gania dla sumatora oraz przyjęta w maszynie techniczna realizacja elementów.

- 110

6. ZAKOŃCZENIE

Przy omawianiu w poprzednich rozdziałach metod wykrywania za­

kończenia propagacji przeniesień w sumatorach równoległych zwró­

cono szczególną uwagę na sformułowanie samej zasady wykrywania, na której opierają się poszczególne metody. Takie przedstawienie zagadnienia ułatwia, zdaniem autora, zastosowanie podanych metod do różnych typów rozwiązań sumatorów. 0 słuszności tego stanowis­

ka w odniesieniu do problemu wykrywania zakończenia sumatora może przekonać przykład, że poprawna metoda wykrywania opisana y; pracy [21J została wykorzystana w sposób nie całkowicie poprawny w pra­

cach [23] f [20]], [1 9] /patrz rozdz. 3/, przy czym vi podręczniku [23]} nie zostały podane podstav'owe warunki zapewniające pop. -.wne jej stosoY/anie.

Przedstawione w rozdz, 3, 4 i 5 metody wykrywania omówiono w odniesieniu do sumatorów spełniających założenia podane w punkcie 8 rozdz. 2 oraz dodatkowe założenia przyjęte dla poszczególnych metod w rozda. 3, 4 i 5. Założenia te, dotyczące sumatorów, sfor­

mułowane zostały w sposób umożliwiający prosty opis poszczególnych metod wykrywania końca propagacji przeniesień i V7arunkóv/ poprawne- go stosowania tych metod. Nie oznacza to jednak, że przedstawi.one metody mogą byó stosowane wyłącznie w sumatorach spełniających te założenia. Zakres ioh stosowania jest szerszy i obejmuje znacznie obszerniejszą klasę sumatorów róvraoległych. Ponadto metody te mo­

gą byó również stosov/ane do sygnaliaoji zakończenia ustalenia się stanów innych złożonych układów cyfrowych, przy czym w niektórych przypadkach może byó konieczna pewna modyfikacja tych metod.

Załóżmy, że do sumatora złożonego z sumatorów jednopozycyjnych i wyposażonego w popraw/nie działający układ wykrywania, oparty na omówionych w poprzednich rozdziałach metodach, dołączone zostały układy przeskoków przeniesień. \7 przypadku takim, dla zapewnienia poprawnego działania układu wykrywania, należy:

- przy metodzie blokowania sprawdzić ozy okres blOkov?ania, w któ­

rym h = 1 jest wystarczająco długi, aby nastąpiło wstępne usta- ■

111

-lenie się stanu nie tylko.pozycji sumatora lecz również układów przeskoków, a jeśli tak nie jest to odpowiednio go przedłużyć, - przy metodzie linii opóźniających i metodzie układów różniczku­

jących w ohliozeniu czasu T /'patrz /3.15// uwzględnić również bramki układów przeskoków i ewentualnie odpoYrilednio skorygować układy wykrywania..

Omówiony przypadek stanowi przykład rozszerzania zakresu sto- soY/ania metod wykryv/ania końoa propagacji przeniesień róv/nleż na sumatory wyposażone v/ układy przeskoków przeniesień.

Jak vyżej v/spomniano, przedstav/ione metody można wykorzystać również do sygnalizacji zakończenia ustalenia się stanu nie tyl­

ko sumatorów, ale i niektórych innych złożonych układów cyfrovyoh.

\'l szczególności metoda blokowania może byó stosowana do układów oyfrowych, w których:

- istnieje określona ilość elementóy/ logicznyoh, któryoh stany wyjśó, przy ustalonym stanie całego układu, są z sobą logicznie powiązane, tzn. spełniają określoną relację boolowską /przykła­

dami takioh relacji są: równoważność, nierównoważnośó, parzys­

tość sumy bitów itp./,

- można zapewnić taki przebieg propagacji sygnałów w układzie, że dana relacja boolowską nie jest spełniona w trakoie ustala­

nia się stanu układu, a jedynie po jego ustaleniu.

Metodę linii opóźniających i metodę układów różniczkująoyoh można natomiast wykorzystać, gdy:

- w układzie cyfrowym mogą byó irydzielone takie jego ozęści skła­

dowe, dla których łatwo sprawdzić ozy w danym momenoie znajdują się one v/ stanie ustalonym,

- na podstawie ustalenia się stanu wspomnianych ozęści składowych

u k ł a d u m o ż n a Y / n i o s k o Y f a ć o u s t a l e n i u się stanu całego układu

o y f rowego.

Przy omawianiu poszczególnych metod w y k r y Y / a n i a z a k o ń c z e n i a

propagacji przeniesień najwięcej U Y /a g i poświęcono metodzie b l o k o —

y/ania układu przeniesień i zastosowaniu tej metody do modyfikacji

- 112

-•lektórych znanych z literatury rozwiązań sumatorów z układami wy­

mywania. Celem takiego zredagowania praoy było pokazanie, że:

niektóre znane z literatury rozwiązania sumatorów z układami wykrywania nie zapewniają w każdym przypadku poprawnego wykrywa­

nia końoa propagaoji przeniesień,

można zwykle, dla określonej struktury sumatora sformułować i zapewnić warunki poprawnego działania układów wykrywania nieza­

leżnie od czasów propagaoji poszczególnych bramek sumatora, - można zapewnić w sumatorze spełnienie wspomnianych warunków w

taki sposób, że nie powoduje to praktycznie konleozności rozbu­

dowy sumatora, a w niektóryoh przypadkaoh umożliwia nawet znacz­

ne uproszczenie jego układu wykrywania,

- istnieje zwykle możliwość różnyoh modyfikacji'układów wykrywa­

nia, przy czym można ozęsto znacznie uprościć te układy kosztem niewielkiego zwiększenia efektywnego ozasu propagaoji przenie­

sień.

Bardziej dokładne omówienie metody blokowania układu przeniesień niż w pozostałyoh dwóoh metodach uzasadnić można również tym, że dla większości rozwiązań sumatorów jest ona korzystniejsza. Zaletą Jej, w porównaniu z metodą linii opóźnlająoyoh są prostsze układy wykrywania, a w porównaniu z metodą układów różniczkująoyoh możli­

wość stosowania w układach wykrywania wyłąoznie standartowych ele­

mentów logicznych. Nie oznaoza to oozywiśoie, że w każdym przypadku, dla każdego rozwiązania sumatora stosowanie metody blokowania jest bardziej korzystne niż jednej z dwóoh pozostałych metod.

Na zakończenie warto podkreślić, że oelem niniejszej ozęśoi praoy było nie tylko przedstawienie metod zapewniająoyoh uzyskanie odpowiednio efektywnych rozwiązań sumatorów z układami wykrywania, ale możliwie ogólne i wyczerpujące ujęcie zagadnienia Y/ykrywania ustalania się stanu .sumatorów. Przedstawione metody,.jak wspom­

niano poprzednio, mogą znaleźć zastosowanie róv/nież przy wykrywaniu zakońozenia ustalania się stanu innyoh złożonych układów cyfrowych.

113

-D o d a t e k I

UZASADNIENIE METODY WYZNACZANIA OPTYMALNEGO DWUWARSTWOWEGO ROZKŁADU PRZESKOKÓW PRZENIESIEŃ DLA n ^- P O Z Y C Y J N E G O SUMA­

TORA S1 BEZ PRZENIESIEŃ CYKLICZNYCH

1 . MAKSYMALNY CZAS PROPAGACJI PRZENIESIEŃ W SUMATORZE S1 Z DWUWAR­

STWOWYM ROZKŁADEM PRZESKOKÓW

Weźmy pod uwagę sumator S1 Łez przeniaień oyklioznyoh z dwuwar- stwowym rozkładem przeskoków. Przez t ^ i t ^ oznaczymy ozasy propagacji przeniesień w i-tej sekoji tego sumatora zdefiniowa­

ne w sposób następujący:

t ^ - maksymalny czas, po którym pojawia się przeniesienie na wyjś­

ciu najbardziej znaczącej pozycji i-tej sekoji w przypadku, gdy przeniesienie powstaje na pozycji należąoej do i-tej sekoji. Czas ten Jest liozony od momentu zmiany stanu wejśó sumatora S1.

tl2 - maksymalny ozas propagaoji przeniesienia przez pozycje i-tej sekcji w przypadku, gdy przeniesienie pojawiło się na wejś- oiu i-tej sekcji i propaguje przez pozyoje i-tej ' sekoji.

Z definicji układu przeskoku przeniesień i Jednostki czasu przy­

jętej w rozdz. 2 ozęśoi II wynikają następujące wzory

t ^ = max / d.1/

ti2 = raax

.114

-Wyrażenie w nawiasie kwadratowym wzoru /dfl/ odpowiada czasowi propagacji przeniesienia przez wszystkie pozyoje grupy ot sekcji 1 oraz przez układy przeskoków obejmujące dalsze grupy sekoji i /grupy ot + 1, ot + 2, ... , /. Wyrażenie przed

przecinkiem w nawiasie kwadratowym wzoru /d.2/ oznaoza ozas pro- pągaoji przeniesienia przez układy przeskoków przeniesień poprze­

dzające grupę a w sekoji i oraz przez pozyoje grupy et » Jedynka po przecinku we wzorze /d.2/ uwzględnia przypadek, sekoji jednoposyoyjnej, dla której wyrażenie przed przecinkiem przyjmuje wartość i a ozas

graficznie c^asy propagaoji i ti2 w postaci zakońozonych strzałkami odcinków, podzielonych na mniejsze odcinki różnej dłu­

gości odpowiadające jednostkom czasu.

ma wartośó 1 . N a rys. d»1 przedstawiono

tir 6

< 2 3456

t u - 7

1 2 3 4 5 S?

H i*1

By*. 4.1. Ilurtracja graficzna c z&bćst propagaoji • i

Z definicji ozasów propagaoji , t^2 wynika, że w przypad­

ku propagaoji przeniesień rozpoczynającej się w sekoji tp , a lcoń- ozącej się w sekoji t|> maksymalny ozas, po którym ustalają się przeniesienia w 3ekoji t|) wynosi

* * 1 + (t.. " <P " O + t U»2 /d.3/

1 1 5

-gdzie Hostia q> - cp - 1 oznacza ozaa propagacji przeniesień przez układy przeskoków obejmująoe sekoje leżąoe między sekcjami 0 numers.oh cp i c|> .

Maksymalny ozas propagaoji przeniesień dla wazystkioh przypad­

ków propagacji przeniesień obejmująoyoh pozycje należące co naj­

mniej do dwóoh sekcji, można, korzystając z wzorÓY/ /d.1 / - /d.3/, wyrazió w postaoi

T' ^ ł ^ ” ~ ’ ) ł * * 2 J "

“ “ 4 v + N - “ ) ] ♦ ( * - <p - o

■* ■ “ [0* - 1 ) - O w - 1) - 1 ]|

gdzie cp, cp, ot, p są numerami sekcji 1 grup spełnlająoyml warunki

1 « cp < <p * M , 1 « <x « ra^ , 1 < P> < m q> / d . 5 /

Dla przypadków propagaoji przeniesień obejmujących wyłącznie pozyoje jednej sekoji sumatora maksymalny ozas propagacji przenie­

sień wyraża się natomiast wzorem

T= + (ft - « - 1 ) + * “ (k * n ‘ 1 ' 1) J / 4 -6/

gdzie cp, oc, są numerami sekoji i grup spełniającymi warunki

1 « cp ^ M , ‘ /d»7/

Kolejne wyrazy w nawiasie kwadratowym wzoru /d.6/ oznaozają:

— maksymalny oza3 propagaoji przeniesień przez pozyoje grupy oc sekoji cp równy liczbie pozyoji tej grupy,

- 1 1 6

-— czas propagacji przeniesień przez układy przeskoków przeniesień obejmujące grupy leżące między grupami OC i fb w sekcji cf ,

sekcji cp przy założeniu, że istnieje przeniesienie na wejś­

ciu' najmniej znaczącej pozycji grupy fi .

gdzie wartośoi T^ i określone są wzorami /d^4/ - /d.7/.

Warto zaznaczyć, że ze względu na występujący we wzorach /d.4/, /d.6/ wyraz k ^ ^ nie było konieczne uwzględnienie w /d.8/ cza­

su propagacji przeniesień obejmująoej wyłąoznie pozyoje jednej gru­

py w jednej sekoji sumatora.

Jak łatwo sprawdzić wzory /d.4/ - /d.7/ są identyczne jak po­

dane w rozdz. 5 części II wzory /2.28/ - /2.31/.

2. MAKSYMALNA LICZBA POZYCJI- SUMATORA DLA DANEGO CZASU PROPAGACJI

Powiązane dokumenty