III Часть. Аппаратное обеспечение обработки информации

Функциональный базис комбинационных схем

Логическая схема с n входами и k выходами реализует систему переключательных функций y₀...y_k_-1. Каждая функция y_i (x₀...x_k_-1) однозначно соответствует входным наборам сигналов, комбинациям входных сигналов. Такие цифровые устройства образуют класс комбинационных схем (КС ). Их часто называют схемами без обратных связей, или схемами без элементов памяти.

КС с несколькими выходами может быть представлена в виде совокупности схем, у каждой из которых лишь один выход. Работа каждого выхода описывается либо таблицей истинности, либо логическим уравнением.

В цифровой технике применяется большое число типовых (стандартных) КС, выполненных в виде интегральных схем малой и средней степени интеграции. Все многообразие КС, применяемых в цифровых устройствах, можно классифицировать по их основному функциональному назначению – по типу логической задачи, которую может решать КС в цифровом устройстве. По функциональному признаку можно сформировать следующие группы КС.

1. Логические элементы (ЛЭ) общего назначения, выпускаемые в виде готовых интегральных логических схем малой степени интеграции. К ним относятся ЛЭ, представленные на рис.9. Они образуют технически полную систему элементов, т.е. удовлетворяющую требованиям функциональной и физической полноты.

2. Функционально полная система элементов – система, позволяющая реализовать любые, сколь угодно сложные переключательные функции путем представления их через типовые (базисные) функции. Физически полная система элементов – система, обеспечивающая работоспособность и надежное взаимодействие элементов при всевозможных комбинациях связи между ними (совместимость входных и выходных сигналов при воздействии на элемент нагрузок и дестабилизирующих факторов, при разбросе параметров и характеристик элементов и т.п.).

· Преобразователи кодов – дешифраторы, детекторы состояний, шифраторы, преобразователи специальных кодов, ПЗУ и др.

· Коммутационные узлы – ключи, мультиплексоры, мультиплексоры-демультиплексоры и др.

· Арифметические узлы – схемы контроля на четность, сумматоры, схемы ускоренного переноса, арифметико-логические устройства, числовые компараторы, умножители и др.

Основными задачами изучения КС являются задачи анализа и синтеза этих схем. Задача анализа – нахождение функции, реализуемой конкретной схемой. Задача синтеза – преобразование заданной логической функции к форме, в которой ПФ представлена через логические функции заданных для реализации элементов. Например, через логические функции ЛЭ основного базиса, универсального базиса; через логические функции, реализуемые дешифратором, мультиплексором и т.п.

Элементы памяти (триггеры, регистры, счетчики)

Триггер(Тг) – электронная микросхема, построенная на транзисторах и предназначенная для хранения, обработки, выдачи минимальной единицы информации.

Делятся на Асинхронные, Синхронные.

Асинхронные – такие Тг, который устанавливается в новое значение при подаче входных сигналов только на информационные входы.

Синхронные – такие Тг, которые устанавливаются в новое значение при подаче входных сигналов как на информационные, так и на синхровходы(на самом деле И туда И туда)

В ВТ(Вычислительной Технике) используются следующие виды Тг:

· RS-Тг: Установочный триггер

· T-Tг: Тг со счетным входом

· D-Тг: Тг задержки

· JK

· DK: Универсальные Тг

Асинхронный Rs-Тг – имеет 2 инф. входа R и S. При подаче соотв. действующего значения на вход S Тг устанавливается в 1, при подаче на вход R в 0.

На элементах ИЛИ-НЕ

Действующее значение – 1