Puoli vähennyspiiri ja sen rakenne

Aikaisemmissa opetusohjelmissa olemme nähneet, kuinka tietokone käyttää binäärilukuja 0 ja 1, ja summaimen piiritietokonetta käyttämällä lisätään nämä numerot SUM: n ja suorituksen aikaansaamiseksi. Olemme jo käsitelleet Half Adder- ja Full Adder -piirit aiemmissa opetusohjelmissa. Tänään opimme Subtractor-piireistä. Vähennyspiirit käyttävät tätä binäärilukua 0, 1 ja laskevat vähennyksen. Binaarinen Half-Vähennyslaite piiri voidaan tehdä käyttäen EX-OR ja NAND (yhdistelmä EI ja AND-portin) portit. Piirissä on kaksi elementtiä. Ensimmäinen on Diff (Difference), ja toinen onLainaa.

Kun käytämme aritmeettista vähennysprosessia perus 10 matematiikassa, kuten esimerkiksi vähennetään kaksi lukua,

Vähennämme jokaisen sarakkeen oikealta vasemmalle, ja jos osa on suurempi kuin minuend, vaaditaan lainaa edellisestä sarakkeesta. Jos näemme esimerkin, ymmärrämme tämän paljon paremmin. Oikeammassa sarakkeessa alaliitto 9 on suurempi kuin minuend 3. Tällöin emme voi vähentää 9: tä 3: sta, otamme seuraavasta vasemmasta sarakkeesta lainaa 10 (perus 10 matematiikkamme mukaan) ja muunnamme 3: n 13: ksi ja teemme sitten vähennyksen, 13 - 9 = 4, siirrymme seuraavaan sarakkeeseen, nyt koska lainata minuend on 6 ei 7. Jälleen osa-alaosa 8 on suurempi kuin minuend 6, otimme jälleen lainaa vasemmasta sarakkeesta ja teemme vähennyksen 16 - 8 = 8. Nyt vasemmanpuoleisimmasta sarakkeesta minuend on 8 eikä 9. Vähentämällä nämä kaksi saamiamme lukua, 8 - 8 = 0. Tämä on täsmälleen päinvastainen edellisessä puoliominaisuusoppaassa kuvatun lisäyksen kanssa.

Binaarinen vähennyslasku:

Binaariluvun tapauksessa vähennysprosessi on täsmälleen sama. Perusnumerojärjestelmän 10 sijasta tässä käytetään perustason 2 numerojärjestelmää tai binäärilukuja. Saamme vain kaksi lukua binäärilukujärjestelmässä 1 tai 0. Tämän kaksi numeroa voi edustaa Diff (Difference) tai Lainan tai molemmat. Kuten binäärilukujärjestelmässä, 1 on suurin luku, tuotamme lainaa vain, kun alaliitto 1 on suurempi kuin minuend 0 ja tämän vuoksi lainaus edellyttää.

Katsotaanpa kahden bitin mahdollinen binäärinen vähennyslasku,

1 ^st Bitti tai Digit	2 ^nd Bitti tai Digit	Ero	Lainata
0	0	0	0
1	0	1	0
0	1	1	1
1	1	0	0

Ensimmäinen numero, jota voimme merkitä A: ksi, ja toinen luku, jonka voimme merkitä B: ksi, vähennetään yhdessä ja voimme nähdä vähennystuloksen, Ero- ja Lainabitti. Kahden ensimmäisen rivin ja viimeisen rivin 0 - 0, 1 - 0 tai 1 - 1 ero on 0 tai 1, mutta lainabittiä ei ole. Mutta kolmannella rivillä vähennimme 0 - 1 ja se tuottaa lainan bitin 1 yhdessä tuloksen 1 kanssa, koska alaliitto 1 on suurempi kuin minuend 0.

Joten, jos näemme toimintaa Vähennyslaite piiri, me tarvitse vain kaksi tuloa, ja se tuottaa kaksi lähtöä, joista toinen on vähennyslasku tulos, merkitään Diff (lyhyt muoto Difference ) ja toinen on Lainan vähän.

Puolisubtraktori:

Joten, lohkokaavio Half-Vähennyslaite, joka vaatii vain kaksi tuloa ja antaa kaksi lähtöä.

Yllä olevassa lohkokaaviossa on esitetty Half-Subtractor -piiri tulo- ja lähtörakenteella. Voimme tehdä tämän piirin käyttämällä EX-OR- ja NAND Gate -portteja. NAND-portin tekemiseen olemme käyttäneet AND-porttia ja EI porttia. Joten tarvitsemme kolme porttia Half Subtractor -piirin rakentamiseksi:

2-tuloinen Exclusive-OR-portti tai Ex-OR-portti
2-tuloinen JA portti.
EI porttia tai invertteriporttia

AND- ja NOT-porttien yhdistelmä tuottaa toisen yhdistetyn portin, jonka nimi on NAND Gate. Ex-OR-portin käytetään tuottamaan Diff bitti ja NAND portti tuottaa Lainan vähän saman tulon A- ja B-.

Ex-OR-portti:

Tämä on kahden tulon EX-OR- portin symboli. A ja B ovat kaksi binäärituloa ja OUT on lopullinen lähtö.

Tätä lähtöä käytetään Diff Out -näytönä puolisubtraktoripiirissä.

Totuustaulu EX-OR-portin on -

Tulo A	Tulo B	OUT
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Yllä olevasta taulukosta voimme nähdä EX-OR- portin lähdön. Kun jokin biteistä A ja B on 1, portin ulostuloksi tulee 1. Kahdessa muussa tapauksessa, kun molemmat tulot ovat 0 tai 1, Ex-OR-portti tuottaa 0 lähtöä. Lisätietoja EX-OR-portista täältä.

2

Tämä on kahden tulon JA portin peruspiiri. Sama kuin EX-OR-portilla, sillä on kaksi tuloa. Jos syötämme A- ja B- bittejä syötteessä, se tuottaa ulostulon.

Totuustaulu JA-portti on -

Tulo A	Tulo B	Suorituskyky
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

AND- portin totuustaulukko on esitetty yllä, missä se tuottaa lähdön vain, kun molemmat tulot ovat 1, muuten se ei tuota lähtöä, jos molemmat tai jokin tuloista on 0. Lisätietoja AND-portista on täällä.

EI porttia tai invertteriporttia:

Alla on Invertteriportin symboli:

Tulo A

Tuotos

Tulo A käännetään NOT- portilla ja lähtöä käytetään AND- portin tulona. Ulostulo tämä NAND-portin käytetään lainauksen bitin puoli Summainpiirin.

Puolisubtraktorin looginen piiri:

Joten Half-Subtractor-looginen piiri voidaan tehdä yhdistämällä kaksi porttia Ex-OR ja NAND- portti.

Tämä on Half-Subtractor -piirin rakenne, koska näemme, että kaksi porttia on yhdistetty ja sama tulo A ja B on molemmissa porteissa ja saamme Diff-lähdön EX-OR- portin ja Borrow- bitin NAND- portin yli.

Half Subtractor -piirin looginen lauseke on

DIFF = A XOR B LAINAN = ei - A JA B (A'.B)

Half-Subtractor -piirin totuustaulukko on seuraava-

Tulo A	Tulo B	DIFF (XOR-lähtö)	Lainaa (NAND out)
0	0	0	0
1	0	1	0
0	1	1	1
1	1	0	0

Half Subtractor -piirin käytännön esittely:

Voimme tehdä piirin reaalisesti leipälaudalla ymmärtääkseen sen selvästi; Tämän olemme käyttäneet kolme laajalti käytetty XOR, AND ja EI siru 74 sarjan 74LS86, 74LS08 ja 74LS04.

74LS86: lla on neljä XOR- porttia sirun sisällä ja 74LS08: lla on neljä JA- porttia sen sisällä, missä kuten 74LS04: ssä on kuusi EI- porttia. Nämä kolme IC: tä ovat laajalti saatavilla, ja teemme Half-Subtractor -piirin käyttämällä näitä kolmea. Alla on kuvia näistä kolmesta IC: stä.

Voimme myös nähdä Nastajärjestys alla olevassa kuva-

Puolisubtraktoripiirin tekemiseen tarvitaan seuraavia komponentteja -

Vihreä LED - 1 kpl
Punainen LED - 1 kpl
74LS86
74LS08N
74LS04
1kpl 4-napainen DIP-kytkin
2kpl 4.7k vastus
2kpl 1k vastus
5V seinäadapteri
Leipälauta ja kytke johdot

Piirikaavio näiden kolmen piirin käyttämiseksi puolisubtraktoripiirinä

Me rakennettu piiri leipälauta ja havaitaan lähdön.

Edellä piirikaavio yksi XOR- portin 74LS86, yksi AND portin 74LS08 ja EI portin 74LS04 käytetään . 74LS86: n nastat 1 ja 2 ovat Ex-OR-portin tulot ja nasta 3 on portin ulostulo, toisella puolella 74LS08: n nastat 1 ja 2 ovat AND-portin tulo ja nasta 3 on portti, 74LS04: n nasta 1 on invertteriportin tulo ja nasta 2 on invertteriportin lähtö.

Kohti tappi kaavio, 7 ^th pin nämä IC on kytketty GND ja 14 ^th pin näiden IC on kytketty VCC. Meidän tapauksessamme VCC on 5v. Lisäsimme kaksi LEDiä tuotoksen tunnistamiseksi. Kun lähtö on 1, LED palaa. Täällä punaista LEDiä käytetään Diff ja vihreää LEDiä käytetään Borrow bittiin.

Lisäsimme piiriin DIP-kytkimen syöttämään portteja, bitille 1 toimitamme 5 V sisääntuloksi ja 0: lle GND: n 4,7 k: n vastuksen kautta. 4.7k vastuksia käytetään 0 tulon tuottamiseen, kun DIP-kytkin on pois päältä.

Esittelyvideo on annettu alla.

Half Subtractor -piiriä käytetään bittien vähentämiseen ja loogiseen ulostuloon liittyviin operaatioihin tietokoneissa.

Audio