عداد الحلقات
العداد الحلقي هو نوع من أنواع العدادات يتكون من قلابات متصلة بمسجل إزاحة ، حيث يتم تغذية خرج القلاب الأخير إلى مدخل القلاب الأول، مما يشكل بنية "دائرية" أو "حلقية".
يوجد نوعان من عدادات الحلقات:
- يقوم عداد الحلقة المستقيمة ، والمعروف أيضًا باسم عداد أحادي ساخن ، بتوصيل مخرج مسجل الإزاحة الأخير بمدخل مسجل الإزاحة الأول ويقوم بتدوير بت واحد (أو صفر) واحد حول الحلقة.
- يقوم عداد جونسون ، والذي يسمى أيضًا عداد الحلقة الملتوية ، أو حلقة ذيل التبديل [ 1 ] ، أو عداد الحلقة المتحركة [ 1 ] ، أو عداد موبيوس ، بتوصيل مخرج مكمل سجل الإزاحة الأخير بمدخل السجل الأول ويقوم بتدوير سلسلة من الآحاد متبوعة بأصفار حول الحلقة.
تسلسلات عداد الحلقة المكونة من أربع بتات
| عداد ذو حلقة مستقيمة | عداد جونسون | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ولاية | س0 | س1 | س2 | الربع الثالث | ولاية | س0 | س1 | س2 | الربع الثالث | |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 2 | 1 | 1 | 0 | 0 | |
| 3 | 0 | 0 | 0 | 1 | 3 | 1 | 1 | 1 | 0 | |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 4 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 5 | 0 | 1 | 1 | 1 | |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 6 | 0 | 0 | 1 | 1 | |
| 3 | 0 | 0 | 0 | 1 | 7 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
ملكيات
تُستخدم عدادات الحلقة غالبًا كمُسلسلات حالات في آلات الحالة المحدودة الأكبر حجمًا . على عكس العدادات الثنائية، التي تزداد فيها تأخيرات الانتشار مع زيادة عدد البتات، فإن تأخيرات الانتشار داخل عداد الحلقة ثابتة بغض النظر عن عدد البتات، مما يسمح لها بالعمل بترددات ساعة أعلى.
تتميز عدادات الحلقة بمعامل أصغر من العدادات الثنائية . يحتوي العداد الثنائي على 2^ N حالة، حيث N هو عدد القلابات. في المقابل، يحتوي عداد الحلقة المستقيم على N حالة، وكذلك عداد جونسون . قد يكون هذا عاملاً مهماً في تطبيقات الأجهزة حيث تكون المسجلات أغلى من الدوائر المنطقية التوافقية أو العكس.
يستطيع عداد جونسون التهيئة الذاتية من حالة الصفر. وهو يُولّد رمز غراي حيث تختلف الحالات المتجاورة ببت واحد فقط (أي أن مسافة هامينغ تساوي 1)، وهو ما قد يكون مفيدًا إذا كان سيتم أخذ عينات نمط البتات بشكل غير متزامن. [ 2 ]
يُستخدم عداد الحلقة المستقيمة عادةً عندما تكون هناك حاجة إلى تمثيل أحادي ساخن لحالة العداد، كما هو الحال في بعض وحدات التحكم التسلسلية. ويمكن تنفيذ عداد ثنائي الاتجاه بإضافة مُضاعِف إشارات عند مدخل كل قلاب، لاختيار مخرج جاره الأيسر أو الأيمن، [ 3 ] على حساب زيادة زمن التأخير.
مخططات المنطق
عداد الحلقة المستقيمة هو مسجل إزاحة دائري، كما هو موضح في المثال أدناه. يتم إنشاء نمط الترميز الأحادي الأولي عن طريق ضبط قلاب واحد ومسح جميع القلابات الأخرى عند إعادة الضبط. بدلاً من ذلك، يمكن جعل العداد ذاتي التهيئة عن طريق إجراء عملية AND بين مكملات جميع مخارج القلابات باستثناء الأخير، بحيث يتم تطبيق 1 على مدخل القلاب الأول عندما لا يكون هناك 1 في أي مرحلة باستثناء الأخيرة. [ 4 ]
عداد جونسون، الذي سمي على اسم روبرت رويس جونسون ، هو مسجل إزاحة دائري يتم فيه عكس المخرج النهائي، كما هو موضح في عداد جونسون ذي 4 بتات:
تاريخ
قبل ظهور الحوسبة الرقمية، استُخدمت عدادات الحلقات في عدادات جايجر كمُقسِّمات تردد لتقليل معدل حدوث التحلل الإشعاعي إلى جسيمات ألفا وبيتا إلى ترددات أكثر قابلية للتحكم. [ 5 ] استُخدمت عدادات الحلقات الخماسية مع مُقسِّمات القسمة على اثنين لإنشاء مُقسِّمات عشرية (قوى العدد عشرة) قبل عام 1940، مثل تلك التي طورها سي إي وين ويليامز . [ 5 ] تشمل التطبيقات المبكرة الأخرى لعدادات الحلقات عدادات تكرار الأنماط في تحليل الشفرات (مثل آلة هيث روبنسون لفك الشفرات وحاسوب كولوسوس )، [ 6 ] وكمُجمِّعات عدٍّ للحساب العشري في الحواسيب والآلات الحاسبة، باستخدام تمثيلات ثنائية خماسية (كما في كولوسوس) أو تمثيلات أحادية ساخنة ذات عشر حالات (كما في إينياك ).
استخدمت عدادات الحلقة المبكرة عنصرًا نشطًا واحدًا فقط (أنبوب مفرغ، أو صمام، أو ترانزستور) لكل مرحلة، معتمدةً على التغذية الراجعة الشاملة لكبح الحالات الأخرى غير الحالات أحادية التسخين. على سبيل المثال، في طلب براءة الاختراع المقدم عام 1941 من روبرت إي. موما، من شركة ناشيونال كاش ريجستر . [ 7 ] اخترع ويلكوكس ب. أوفربيك نسخةً تستخدم عدة مصاعد في أنبوب مفرغ واحد. [ 8 ] [ 9 ] تقديرًا لعمله، تُسمى عدادات الحلقة أحيانًا بحلقات أوفربيك .
استخدم جهاز ENIAC الحساب العشري القائم على عدادات حلقية ذات عشر حالات ومفتاح واحد. وكانت أعمال ماما في شركة NCR وأوفربيك في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من بين الأعمال السابقة التي فحصها مكتب براءات الاختراع والتي أبطلت براءات اختراع ج. بريسبر إيكرت وجون ماوكلي لتقنية ENIAC. [ 10 ]
بحلول خمسينيات القرن العشرين، بدأت تظهر عدادات حلقية مزودة بقلاب ثنائي الأنابيب أو ثنائي الصمام الثلاثي لكل مرحلة. [ 11 ]
قام روبرت رويس جونسون بتطوير عدد من العدادات المختلفة القائمة على مسجلات الإزاحة بهدف إنشاء أعداد مختلفة من الحالات بأبسط منطق تغذية راجعة ممكن، وقدم طلبًا للحصول على براءة اختراع في عام 1953. [ 12 ] عداد جونسون هو أبسطها.
التطبيقات
تُستخدم عدادات الحلقة المستقيمة غالبًا لتوليد إشارات أحادية الترميز تُمكّن من تنفيذ إجراء محدد في كل حالة من حالات دورة التحكم الدورية. كما يمكن فك تشفير رموز أحادية الترميز من عداد جونسون، باستخدام بوابة واحدة لكل حالة. [ 13 ]
تُستخدم عدادات جونسون عادةً لتوليد دورة ذات عدد زوجي من الحالات، والتي تُشفّر بشكل طبيعي باستخدام رمز غراي ، وبالتالي يمكن أخذ عينات منها بشكل غير متزامن دون التسبب في أي خلل. [ 14 ] يتطابق رمز جونسون ثنائي البت مع رمز ثنائي معكوس ثنائي البت (RBC)، بينما يختلف رمز RBC عن رمز جونسون في حالة ثلاثة بتات أو أكثر. يُنتج عداد جونسون خماسي البت رمزًا مطابقًا لرمز ليباو-كريغ للأرقام العشرية، من "مُرقّم عمود مُشفّر عشريًا غير عدّاد". [ 15 ] [ 16 ]
يمكن لعداد جونسون وعدد قليل من المقاومات أن ينتج تقريبًا خاليًا من التشويش لموجة جيبية بتردد خرج يتم تحديده فقط بواسطة تردد ساعة العداد. [ 17 ]
|
|
|
|
|
|
|
|
انظر أيضاً
مراجع
- 1 2 لانكستر، دون (1974). كتاب طبخ TTL . دار برنتيس هول للنشر الحاسوبي. ISBN 0672210355.
- ↑ بيدروني، فولني أ. (2013). آلات الحالة المحدودة في الأجهزة: النظرية والتصميم . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . ص 50. ISBN 978-0-26201966-8.
- ↑ ستان، ميرسيا ر. (1997). "عداد تصاعدي/تنازلي متزامن بفترة ساعة مستقلة عن حجم العداد" (ملف PDF) . وقائع الندوة الثالثة عشرة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات حول الحساب الحاسوبي : 274-281 .
- ↑ هولدسوورث، برايان؛ وودز، كلايف (2002). تصميم المنطق الرقمي ( الطبعة الرابعة). نيونس بوكس / إلسيفير ساينس . الصفحات 191-192 . ISBN 0-7506-4588-2تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أبريل 2020 .
{{cite book}}: CS1 maint: ignored ISBN errors ( link ) (519 pages) - 1 2 لويس، ويلفريد بينيت (1942). العد الكهربائي: مع إشارة خاصة إلى عد جسيمات ألفا وبيتا . مطبعة جامعة كامبريدج . ص 90. ISBN 9781316611760.
{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة ) - ↑ كوبلاند، ب. جاك (2010). كولوسوس: أسرار حواسيب فك الشفرات في بليتشلي بارك . مطبعة جامعة أكسفورد . الصفحات 123-128 . ISBN 978-0-19957814-6.
- ↑ "التراكم الإلكتروني"، براءة اختراع روبرت إي. موما الأمريكية رقم 2405096، تم تقديمها في عام 1941
- ↑ "جهاز التبديل الإلكتروني"، براءة اختراع ويلكوكس ب. أوفربيك الأمريكية رقم 2427533، تم تقديمها في عام 1943
- ↑ تقرير بحثي لفكّ الشفرات في دايتون لعام 1942، يذكر "عدادًا جديدًا عالي السرعة من تصميم السيد أوفربيك، 8 يناير 1942"
- ↑ راندال، برايان (2014). "أصول الحواسيب الرقمية: ببليوغرافيا تكميلية" . في: متروبوليس، نيكولاس (محرر). تاريخ الحوسبة في القرن العشرين . إلسيفير. ص 651-652 . ISBN 9781483296685.
- ↑ ويليام ألفريد هيغينبوثام ، "دوائر النبض السريع" ، براءة اختراع أمريكية رقم 2536808، تم تقديمها في عام 1949
- ↑ روبرت رويس جونسون ، "عداد إلكتروني" ، براءة اختراع أمريكية رقم 3030581، تم تقديمها في عام 1953
- ↑ لانغهولز، جيديون؛ كاندل، أبراهام؛ موت، جو إل. (1998). أسس تصميم المنطق الرقمي . وورلد ساينتيفيك. ص 525-526 . ISBN 978-9-81023110-1.
- ↑ فان هولتن، كورنيليوس (أغسطس 1982). كُتب في جامعة دلفت التقنية، دلفت، هولندا. "مقسمات رقمية ذات مخرجات متناظرة - يستخدم المؤلف عدادات جونسون مع تغذية راجعة مُتحكم بها لإعطاء تقسيمات متناظرة للنبضة الزمنية الزوجية والفردية" (ملف PDF) . عالم الاتصالات اللاسلكية . المجلد 88، العدد 1559. ساتون، سري، المملكة المتحدة: دار نشر IPC Business Press Ltd. ، الصفحات 43-46 . الرقم الدولي الموحد للدوريات 0043-6062 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 21 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 فبراير 2021 . (4 صفحات)
- ↑ ليباو، ويليام هـ.؛ كريج، ليونارد ج. (أكتوبر 1953) [سبتمبر 1953]. "محول رقمي كهروضوئي ذو عمود مشفر عشري" . معاملات المجموعة المهنية للحاسبات الإلكترونية التابعة لمعهد مهندسي الراديو . EC-2 (3): 1-4 . doi : 10.1109/IREPGELC.1953.5407731 . eISSN 2168-1759 . ISSN 2168-1740 . تاريخ الاسترجاع: 26 مايو 2020 . (4 صفحات)
- ↑ باول، إي. ألكسندر (يونيو 1968). "رموز مفيدة بشكل خاص لتحويل الإشارات التناظرية إلى رقمية". مذكرة موجزة حول الرموز المفيدة لدوائر التحكم في الموائع (ملف PDF) . كرانفيلد، المملكة المتحدة: كلية الطيران ، قسم هندسة الإنتاج. ص 10. S2CID 215864694. مذكرة كلية الطيران 156. مؤرشفة (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 15 ديسمبر 2020. تم الاطلاع عليها بتاريخ 15 ديسمبر 2020 . (18 صفحة) (ملاحظة: تشير الورقة إلى أن رمز جليكسون هو رمز غراي المعدل، وتكتب اسم ريتشارد دبليو هامينغ بشكل خاطئ .)
- ↑ دون لانكستر. "كتاب طبخ آلة الكتابة التلفزيونية" . ( آلة الكتابة التلفزيونية ). 1976. ص 180-181.
- الدوائر الرقمية
- السجلات الرقمية