АЛУ на NAND

[HardWareMan]

Хардыч... ну, возможно, кому-то Шило и не указ, хотя я с тобой полностью согласен...

В руководстве для американских танкистов тоже встречается упоминание о монтажном И. Так что воот.

[Lavr]

В руководстве для американских танкистов тоже встречается упоминание о монтажном И.

Я хочу попробовать АЛУ К155ИП3 (74181) перерисовать на дискретных ТТЛ-вентилях.
Просто интересно - насколько оно отличается от варианта, который можно сочинить "из головы"
и каково будет соотношение корпусов.

Правда у К155ИП3 зело дурацкий полный набор команд. Даже в западных изданиях пишут:
"возьмём мс 74181, но все команды использовать не будем, а только...",
ну и дальше выбирают типичный набор.

[VituZz]

К155ЛА7

Тоже не шибко распространённые микрухи... Даже в моих немалых запасах их всего три из 155-й серии.

Ну и поскольку "спортивную" часть топика мы выполнили, теперь реализуем "практически-нищебродскую" конструкцию.
Так что не возбраняется юзать у кого чего есть...

Я точно не буду повторять на И-НЕ. Хотя ЛА3-их и есть немеряно, но уж лучше я буду использовать весь функционал серии.

Кстати, после ревизии своих запасов пришла в голову мысль, что шикарно бы смотрелось чудовысько на микрушках в корпусах типа К133 - не знаю, как они называются. У меня их оказалось очень много и разных серий - 133, 530, 533, 1533, 1564... Все такие жёлто-белые и красивые!

[Lavr]

шикарно бы смотрелось чудовысько на микрушках в корпусах типа К133 - не знаю, как они называются. У меня их оказалось очень много и разных серий - 133, 530, 533, 1533, 1564... Все такие жёлто-белые и красивые!

Согласен с тобой... хорошые серии 133.. 134... тока их давно сняли с производства и разворовали на золото...

PS .

К155ЛА7

Тоже не шибко распространённые микрухи... Даже в моих немалых запасах их всего три из 155-й серии.

Я просто имел ввиду - что мы имеем право заложиться на ВСЕ NAND-ы, не противореча теме топика...
Я уж не знаю - это типично или нет, но во времена пред-"Специалиста" у меня не было вентилей ИЛИ, а уж ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ казалось недостижимой роскошью...
Вот из этих соображений я и продолжу нашу конструкцию, чтоб "как тогда", когда я не знал теоремы ДеМоргана, и как сделать XOR из NAND лишь по секрету где-то узнал...

PPS. Смеялся... [url]http://absurdopedia.net/wiki/К155ЛА7[/url]

[Lavr]

ещё один аргумент против 7401 - если это старый оригинальный ТТЛ, то он:
a) медленный
б) жрущий
напомню, что 74F00 имеет задержку 2.4-5.0 нс, что даёт теоретическую возможность прогонять через один чип 200 МГц, а твоя ЛА8 будет тормозить всю систему...

Я как-то поверил было на слово, но потом вспомнил любимую поговорку Рональда Рейгана: "доувэриай бат проувэриай" и решил факты проверить.
Вот что мы имеем из этих наших Интернетов:

К155ЛА3,КМ155ЛА3
Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ.

Code: Select all

9 	Ток потребления при низком уровне выходного напряжения	не более 22 мА
10 	Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения	не более 8 мА
11 	Потребляемая статическая мощность на один логический элемент	не более 19,7 мВт
12 	Время задержки распространения при включении	не более 15 нс
13 	Время задержки распространения при выключении	не более 22 нс

К155ЛА8,КМ155ЛА8
Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ с открытым коллектором.

Code: Select all

7 	Ток потребления при низком уровне выходного напряжения	не более 16,5 мА
8 	Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения	не более 6 мА
9 	Потребляемая статическая мощность на один логический элемент	не более 19,7 мВт
10 	Время задержки распространения при включении	не более 15 нс
11 	Время задержки распространения при выключении	не более 45 нс

К155ЛА12,КМ155ЛА12
Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ с открытым коллектором с высокой нагрузочной способностью.

Code: Select all

7 	Ток потребления при низком уровне выходного напряжения	не более 54 мА
8 	Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения	не более 15,5 мА
9 	Потребляемая статическая мощность на один логический элемент	не более 45,5 мВт
10 	Время задержки распространения при включении	не более 15 нс
11 	Время задержки распространения при выключении	не более 22 нс

Мы видим, что по потребляемой мощности ЛА3 и ЛА8 практически одинаковы.
Да - ЛА8 хуже по быстродействию: 45 нс против 22 нс (для ОК время задержки учитывается при сопротивлении нагрузки вычисленном по прилагаемой формуле).
Но я предполагаю динамическую нагрузку, что должно время 45 нс подуменьшить.

А если уж лень выкаблукиваться, то вот есть ЛА12, которая ДА - жрёт серьёзно - 45,5 мВт! Но и по быстродействию практически идентична ЛА3.

Серии 74F00 у меня нет, а в "привычном" своём окружении ЛА8 "малины зело не портит", как мне видится.

PS. Я не стал искать параметры на 74LS01 от фирмы NTE - у меня её всё равно не будет,
но примерную оценку, как мне кажется, сделать можно:
Если 74F00 имеет задержку 2.4-5.0 нс, то оценим для вентиля с ОК примерно так:
2.4-5.0 нс * [(15+45)/(15+22)] = 2.4-5.0 нс * 1.62 ~ 3.9-8.1 нс - это если мультиплексор на мс. с ОК.
Если мультиплексор только на 74F00, то задержка распространения будет:
2.4-5.0 нс * 6(или 8 ) = 14.4-30 нс (или 19.2-40 нс) - мультиплексор на 74F00 .
Так что же сильнее будет мешать "прогонять" упомянутые 200 МГц ?

[Shaos]

у 74F нету вентилей с ОК - во всяком случае у нас не продаются...

[Lavr]

у 74F нету вентилей с ОК - во всяком случае у нас не продаются...

Ну нету - так нету... на "нету и суда нету"

Тогда вариантов 2:
первый - это имеем 6-8 стандартных задержек, как я подсчитал для мультиплексора на 74F00, если тебя это устроит.
второй - использовать для ОК цифровые транзисторы - которые упоминал Хардыч в форуме "Специалиста". Задержка будет явно меньше, чем у 6-8 вентилей.

[VituZz]

Мне кажется, приведенное выше АЛУ на ИМ3, КП и проч. вполне достойно. Насчёт кошерности многовходовых И-НЕ или с ОК - это вопрос религии и для каждого выбор свой. И если будет сделано несколько конструкций на разной элементной базе, то это было бы только интересно, т.к. можно было бы сравнивать.

[Lavr]

Насчёт кошерности многовходовых И-НЕ или с ОК - это вопрос религии и для каждого выбор свой. И если будет сделано несколько конструкций на разной элементной базе, то это было бы только интересно, т.к. можно было бы сравнивать.

Это не столько вопрос религии или кошерности, как попытка реализовать что-то компактное и работающее на элементной базе, характерной для рубежа 80-х.
Помнишь, может быть, статьи в "Радио" - "конструкция из деталей посылторга"?
Вот что-то похожее я и хочу сделать в этом проекте.
Доступное, понятное, работающее и с возможностью многочисленных замен.

Помнится до "Микро-80" один мужик в "Радио" сделал аппарат для передачи морзянкой, но с клавиатурным вводом и отображением на телевизионном экране...
Вот я сейчас думаю - сделай он, возможно, удачный 4-битный проц на рассыпухе - и морзянка у него была бы "с прибамбасами" и компьютеризация любительская, может быть, быстрее пошла бы...

[VituZz]

Для "Микро" я такой конструкции не помню. Но чуть позже на ВМ80 такой был. Автор - Багдян.

[Lavr]

До "Микро" я такой конструкции не помню. Но чуть позже на ВМ80 такой был. Автор - Багдян.

Ну это не столь важно, интересно, что на CPU можно реализовать как формирователь морзянки - так и что-либо другое интересное, не меняя практически аппаратных средств.
Тем и привлекателен для меня этот проект...

[Lavr]

Это последний вариант АЛУ на двухвходовых NAND:


_______________ Рис. 7. _______________

Опечатки подправлены и убраны, проведена оптимизация многократных инверсий, всё что можно было минимизировать - минимизировано.
В итоге, без потери функциональности число корпусов сократилось до 37.

Больше я АЛУ на двухвходовых NAND модернизировать, надеюсь, не буду. Разве что, если кто найдёт ошибки - исправлю.

Поскольку схема стала менее насыщена, обращу внимание, что аппаратно узел для
реализации STC, CLC, CMC в схеме фактически есть.
Это 'C' MUX - все значения C для этих команд им формируются. Остаётся только передать значения на 8-to-1 MUX.
Возможно, это не сильно усложнит схему...

PS. Внёс замечания Виталия (21.10.2011).

[VituZz]

Можно немного понудеть? Мне кажется, в "C mux" лучше было бы C0 обозначить как Cin, а C1-C4 соответственно как C0-C3. Обозначения флагов предварить буквой F: FC, FZ (ну или CF, ZF)... Как-то изменить (не знаю, как лучше) обозначения шин данных и шин управления. Максимально добиться наглядности, чтобы по одному только обозначению провода можно было понять, к какой группе он принадлежит. Это ещё только АЛУ, а в схеме процессора без наглядности мы вообще будем путаться. Ну, если и не мы, то я точно

Внизу "A mux" перепутаны обозначения: /A0, /A1, /A2, /A3 вместо /A3, /A2, /A1, /A0.

А почему в схему АЛУ не входит дешифратор кода операции?

[Lavr]

Можно немного понудеть? Мне кажется, в "C mux" лучше было бы C0 обозначить как Cin, а C1-C4 соответственно как C0-C3. Обозначения флагов предварить буквой F: FC, FZ (ну или CF, ZF)... Как-то изменить (не знаю, как лучше) обозначения шин данных и шин управления. Максимально добиться наглядности, чтобы по одному только обозначению провода можно было понять, к какой группе он принадлежит. Это ещё только АЛУ, а в схеме процессора без наглядности мы вообще будем путаться. Ну, если и не мы, то я точно

Внизу "A mux" перепутаны обозначения: /A0, /A1, /A2, /A3 вместо /A3, /A2, /A1, /A0.

А почему в схему АЛУ не входит дешифратор кода операции?

Виталий - это не есть "понудеть", это и есть конструктивная критика.

С замечаниями согласен и внёс исправления, как указанные тобой, так и по аналогии.

Если уж C1-C4 и правда - лучше как C0-C3, то и соответственно К1-К3 сделал К0-К2.

/A0, /A1, /A2, /A3 вместо /A3, /A2, /A1, /A0 - виноват, бабахнул не думая копипастом - размер подходил .

Лучше было бы C0 обозначить как Cin, да - лучше...
Чтобы не путать переименовал другие Cin как Cin0-Cin3.
Аналогично поступил с Cout.

С флагами: FC, FZ (ну или CF, ZF)... я считал, что F ввели, начиная с i8086.
Поскольку в мнемониках и даже в кодах я опираюсь во многом на i8080, то и обозначения флагов использую его: C, Z, P, S - с ними F не употребляли...

Шины я не ввёл, как это принято, поскольку считаю, что схема, состоящая из корпусов, соединённых нумерованными шинами очень неудобна при монтаже.
Свои схемы перед пайкой я обычно печатаю на принтере и чтоб не путаться в соединениях прорисовываю их цветными фломастерами.
Когда вернёмся к процессору - АЛУ будет "упрятано" в блок, так что путаницы не будет.

И, наконец, насчет дешифратора кода операции: поскольку соответствие кода мнемонике мы можем взять произвольно, от этого будет зависеть сложность дешифратора.
Я не зря приводил тут "расфасовки" команд от разных разработок, поскольку есть возможность выбрать соответствие "код-мнемоника" так, чтобы дешифратор был по возможности более простым в схемотехнике.

Этим я как раз и собираюсь заняться, наряду с упрощением схемы АЛУ под более удобную элементную базу.

PS. А как у тебя в закромах с К155ЛР1 ?
Мне по минимуму корпусов нравится вот эта реализация ячейки сумматора:



В моих закромах К155ЛР1 - 8 штук - не любил я её юзать, но может для других
это и вовсе "некузявая" микросхема?

[VituZz]

ЛР - в наличии :
ЛР1 - штук 25 в дипе и штук 15 133-их и 136-х;
ЛР3 - 8 штук;
ЛР9 - 6;
ЛР11 - пара десятков;
ЛР13 - 3.
Есть и расширители - ЛД1 (8 шт.) и одна ЛД3.

Я в своих конструкциях не применил ни одной ЛР ни разу. Так уж получилось .

Но не будет ли применение ЛР отходом от принципов? Ведь в ней содержатся ИЛИ.

ПыСы. Теперь я понял, почему в доисторическом калькуляторе "Искра-111" такое изобилие ЛИ и ЛР... Только там серия К172 (-27В, жах! ). "Процессор" занимает полтора десятка плат. И кстати да, в этой серии упор делается на элементы ИЛИ, а И встречаются в небольшом количестве. Но это я так, отвлёкся.