12 ट्रांजिस्टर के साथ ALU (वास्तव में नहीं)

12 ट्रांजिस्टर के साथ क्या किया जा सकता है? यदि सर्किट एनालॉग है, तो यह हो सकता है, उदाहरण के लिए, सभ्य विशेषताओं वाला एक रेडियो या एम्पलीफायर। एक डिजिटल सर्किट के लिए, यह विनाशकारी रूप से छोटा है। ALU K155IP3 (74181) जैसी साधारण चिप में भी इनकी संख्या बहुत अधिक है।

वास्तव में, यहां 12, लेकिन 27 ट्रांजिस्टर नहीं हैं, लेकिन उनमें से केवल 11 का उपयोग एएलयू में ही किया जाता है (बारहवें ट्रांजिस्टर, तार्किक संचालन का चयन करते समय ट्रांसफर इनपुट पर एक तर्क शून्य को मजबूर करने के लिए, स्थापित नहीं होता है)। शेष ट्रांजिस्टर ALU के इनपुट को आपूर्ति किए गए संकेतों के प्रकार में शामिल हैं। जब ALU को ट्रांजिस्टर प्रोसेसर में शामिल किया जाता है, तो पूर्व की आवश्यकता नहीं हो सकती है यदि सभी आवश्यक संकेत पहले से ही वहां उत्पन्न होते हैं।

इस राशि को कैसे रखा जाए? सबसे पहले, ALU को एक-बिट बनाने के लिए, दूसरा, दो अंकगणित और पांच तार्किक (K155IP3) के संचालन की संख्या को कम करने के लिए और उनमें से प्रत्येक में 16 हैं, लेकिन यहां वे वास्तव में अधिक हैं), तीसरा ...

... असामान्य डीसीटीएल प्रौद्योगिकी (प्रत्यक्ष युग्मित ट्रांजिस्टर तर्क) का उपयोग करके एएलयू प्रदर्शन करें, जो घटकों की संख्या को काफी कम कर सकता है।

सिमुलेशन फालस्टैड में किया गया था, यह सिम्युलेटर इस बात में सुविधाजनक है कि यह "रनिंग लाइट्स" के रूप में वर्तमान प्रवाह की दिशा दिखाता है। फ़ाइलें: केवल पूर्ण योजक और तैयार ALU ।

शुरू करने के लिए, हम एक फ़ंक्शन के साथ "ALU" का निर्माण करेंगे - एक पूर्ण योजक। चलो योजना को दो हिस्सों में तोड़ते हैं। पहले योजक के लिए इनपुट सिग्नल तैयार करने के लिए डिज़ाइन किया गया है:



स्विच का उपयोग दो सिंगल-बिट संख्याओं को सेट करने के लिए किया जा सकता है - ए और बी और ट्रांसफर सिग्नल। इनमें से, सर्किट चार सिग्नल उत्पन्न करता है (चौथा एक ही बी है, केवल उलटा है)।

सर्किट का दूसरा भाग योजक स्वयं है:



यह क्लासिक पूर्ण योजक का एक कार्यान्वयन है। संरचनात्मक आरेख अतिरिक्त रूप से तार्किक तत्वों द्वारा ट्रांजिस्टर के वितरण को दर्शाता है:



इस सब को एक बहुक्रियाशील ALU में बदलने के लिए, हम पहले इनपुट सिग्नल शेपर का रीमेक बनाते हैं ताकि यह प्रत्यक्ष और उल्टे रूप में न केवल B का मान बनाए, बल्कि A का मान भी बनाए।



लेकिन चूंकि लेखक असतत घटकों पर प्रोसेसर के एक हिस्से के रूप में अपने ALU का उपयोग करने की योजना बना रहा है, इसलिए इस तरह के शेपर की आवश्यकता नहीं हो सकती है: दोनों मात्राएं प्रत्यक्ष और उल्टे रूप में होंगी। इसलिए, शॉपर के ट्रांजिस्टर को ALU की संख्या में शामिल नहीं किया जाता है। हां, और एक प्रोसेसर के बिना, आप बस क्रॉस ओवर संपर्कों के साथ स्विच ले सकते हैं। खैर, अब - वास्तव में ALU:



चार स्विच ALU द्वारा किए गए फ़ंक्शन का चयन कर सकते हैं। केवल 7 कोर नीचे दिखाए गए हैं:



ताकि ALU "एक निर्वात में गोलाकार" न हो, लेकिन बाहर से संकेत प्राप्त कर सकें, स्विच को ट्रांजिस्टर से बदला जाना चाहिए। चूंकि तार्किक कार्यों का चयन करते समय ट्रांसफर इनपुट में तार्किक शून्य को बाध्य करने के लिए कोई ट्रांजिस्टर नहीं होता है, ऐसे मामलों में इस इनपुट पर शून्य को मैन्युअल रूप से लागू करना आवश्यक है।

हालाँकि यह आंकड़ा केवल 7 फ़ंक्शन दिखाता है, आप सभी 16 स्थान स्विच पदों के संयोजन की कोशिश कर सकते हैं। विशेष रूप से, फ़ंक्शन और-नॉट, OR-NOT, EXCLUSIVE OR-NOT, सिग्नल बी का संचरण और इसके माध्यम से, उसी सिग्नल का उलटा प्राप्त किया जाएगा।

अनुकरण से आश्चर्य हो सकता है। क्या आप जानते हैं कि एक द्विध्रुवीय ट्रांजिस्टर विपरीत दिशा में इसके माध्यम से प्रवाहित होने पर काम कर सकता है? यह इनपुट संकेतों के कुछ संयोजनों के साथ होता है। एक एनालॉग एम्पलीफायर में, लाभ कम हो जाता है, लेकिन लॉजिक सर्किट उसी तरह से काम करते हैं जैसे सामान्य मोड में।

आपूर्ति वोल्टेज +5 वी है। सिम्युलेटर में, सामान्य अनुप्रयोग एनपीएन संरचना के ट्रांजिस्टर का चयन किया जाता है।

योजक हस्तांतरण के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। ट्रांसफर सिग्नल को ट्रांजिस्टर टी 8 और टी 9 से गुजरना पड़ता है। यदि यह बहुत धीमा है, तो आपको पहले यह जांचना होगा कि T8 ट्रांजिस्टर के उत्सर्जक से जुड़ा सर्किट सर्किट के संचालन को कैसे प्रभावित करता है। यदि आप इसे एक बार में दो बिट्स के लिए निष्पादित करते हैं, तो स्थानांतरण भी तेजी से किया जा सकता है।

यदि केवल पूर्ण योजक की आवश्यकता है, तो पारंपरिक डायोड-ट्रांजिस्टर लॉजिक (DTL) भी उपयुक्त है। आपको केवल दो ट्रांजिस्टर की आवश्यकता है, लेकिन डायोड ... आप इन ट्रांजिस्टर को लैंप के साथ बदल सकते हैं, आपको वह मिलता है जिसे लेखक DVTL - डायोड-वैक्यूम-ट्यूब-लॉजिक कहता है।



सर्किट का शीर्ष एक उलटा स्थानांतरण संकेत उत्पन्न करता है। दूसरा उलटा योग की गणना करता है: AMOUNT = ((A या B या C) और / C आउट)। इस अभिव्यक्ति को (ए और बी और सी) के रूप में भी दर्शाया जा सकता है।

ब्लॉक आरेख इस प्रकार है:



कुछ और घटकों को जोड़कर, आप शून्य या एक को हस्तांतरण इनपुट के लिए मजबूर कर सकते हैं। तब सर्किट AND ऑपरेशन (ट्रांसफर इनपुट पर एक, इनवर्टेड ट्रांसफर आउटपुट में शून्य), और OR या (ट्रांसफर इनपुट पर शून्य, इनवर्टेड ट्रांसफर आउटपुट में) करने में सक्षम होगा।

अगले बिट के लिए सर्किट के इनपुट "सी" के लिए एक संकेत "उल्टे सी ओ" भेजने के लिए, आपको एक ट्रांजिस्टर इन्वर्टर की आवश्यकता होती है। या आप उस नियम को स्वीकार कर सकते हैं जिसके अनुसार बिट्स के बीच वैकल्पिक और प्रत्यक्ष रूप से उलटा तर्क दिया जाता है।

यह सब प्रतिरोधों की गणना करके और सर्किट के "जवाबदेही" को अनुकूलित करने के लिए अतिरिक्त घटकों को जोड़कर एक वैध ALU में बदल सकता है। इनपुट से जुड़े उपकरणों में वे कुंजियाँ होनी चाहिए जो उन्हें जमीन के पास (डायोड "और" के इनपुट के लिए), या उन्हें पावर प्लस (डायोड "या" के इनपुट के लिए) से जोड़ती हैं।

यह एक बहुत ही सरल योजना है, यह तेजी से हस्तांतरण को लागू नहीं करता है।