История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Топ:
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Интересное:
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Дисциплины:
2021-06-24 | 28 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Элемент – простейшая часть компьютера, выполняет операции над двоичными цифрами (битами). Основные элементы – это ЛЭ, элементы памяти и вспомогательные элементы.
Логические элементы выполняют бинарные операции И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ и др., на основе которых производятся практически все преобразования информации в ПК.
Элементы памяти – это триггеры различных типов: RS, JK, D илиT, служат для хранения данных.
Вспомогательные элементы – это усилители и формирователи различных сигналов.
Узел(блок) – состоит из элементов и выполняет операции над байтами и словами. Типовые узлы: регистры, счётчики, сумматоры, дешифраторы, селекторы, мультиплексоры и др. несколько узлов могут объединяться в блоки, напр., сумматор = сумматор + его регистр.
Устройство - строится из элементов и узлов для выполнения однотипных операций.к ним относятся: ЗУ, АЛУ, центральное УУ (ЦУУ), УВВ. Устройства могут объединяться в один конструктивный блок, напр., системный блок = УУ + АЛУ + ЗУ.
Рассмотрим более подробно узлы. Узлы м.б. комбинационного типа – состоят из комбинационных схем (КС) и накапливающего типа – автоматы с памятью, последовательные схемы.
Узлы комбинационного типа (рис. 1а) состоят из ЛЭ, они не сохраняют данные, выходной сигнал Y зависит только от комбинации входных сигналов Х в данный момент. КС выполняет перекодировку входных сигналов в выходные.
!!Все основные преобразования в компьютере выполняются с помощью КС!!
Рисунок 1 а- комбинационная схема, б -автомат с памятью
Автоматы с памятью состоят из ЛЭ и элементов памяти – рис. 1б. Информация, записанная в памяти автомата, называется состоянием автомата (Q). Выходной сигнал зависит от входного Х и состояния Q, поэтому он может быть различным при одинаковых Х. Кроме того, в памяти автомата накапливается информация о всех входных сигналах, поэтому автомат может выполнять не только отдельные операции, но и их последовательности, т.е. алгоритмы операций. Сам ПК – это сложный автомат с памятью большой ёмкости.
|
Элементы памяти м.б. статическими (хранят информацию постоянно), используются в схемах процессора, и динамическими (требуют периодической регенерации данных), используются в ЗУ.
Статические элементы строятся на триггерах.
Триггером называется электронная схема, которая может находиться в одном из двух устойчивых состояний - логического “0” или логической “1”. Наименование триггера происходит от английского слова “trigger” - защёлка, в цифровой технике по-английски он называется “flip-flop”.
Триггер состоит из бистабильной ячейки и схемы управления - рис. 2
Рисунок 2 – Общая структура триггера
Бистабильная ячейка выполняется на ЛЭ типа И-НЕ или ИЛИ-НЕ (рис. 3).
Рисунок 3 – Бистабильная ячейка:
а – на элемента ИЛИ-НЕ,
б – на элементах И-НЕ
Принцип действия: Если на верхнем выходе (ЛЭ1) была "1", а на оба входа подать "0", то "1" с выхода ЛЭ1 поступает на вход ЛЭ2, комбинация "0" и "1"на входе ЛЭ2 формирует на его выходе сигнал "0". Он поступает на вход ЛЭ1 и комбинация "0" и "0"на входе ЛЭ2 формирует на его выходе сигнал "1".
Таблица состояний для триггеров называется таблицей переходов.
Схема управления – это КС, при помощи которой производится запись данных в триггер, зависит от типа триггера - RS,JK,Dили Т.
Триггеры бывают:
· асинхронными – состояние триггера не зависит от синхронизирующих сигналов, в них используются только информационные входы КС, т.е. подача сигналов на их входы не зависит от времени (не синхронизирована) и
· синхронными – переключение триггера возможно только при наличии разрешающего сигнала ("1") на синхровходе С. Если он отсутствует (равен "0"), то состояние триггера не изменится при любых сочетаниях сигналов на информационных входах.
|
Рисунок 4 Синхронный триггер
!!Триггеры являются одноразрядными элементами памяти!!
2.1Асинхронный RS - триггер с прямыми входами
Простейшим видом триггера является RS - триггер, который собирается из двух логических элементов ИЛИ-НЕ с перекрёстными обратными связями (рис. 5):
|
|
S S | R | Q | Примечание | |
0 | 0 | Qt | Qt | Хранение |
1 | 0 | 1 | 0 | Установка 1 |
0 | 1 | 0 | 1 | Установка 0 |
1 | 1 | 1 | 1 | Запрещено |
Рисунок 5 – Устройство, схемное обозначение и таблица переходов RS - триггера
В таблице состояний Qt означает значение выхода Qв момент времени t, т.е. предыдущее состояние, до подачи сигналов на вход триггера.
При подаче логического “0” на оба входа S и R состояние триггера не изменяется, он сохраняет предыдущие уровни напряжений на обоих выходах, этот режим используется для хранения записанной информации
Принцип действия RS – триггера: основан на логике работы логического элемента 2ИЛИ-НЕ:
· при подаче логической “1” на вход S и логического “0” на вход R триггер устанавливается в единичное состояние по выходу Q независимо от его предыдущего состояния, т.е. в триггер записывается “1”.
· при подаче “0” на вход S и “1” на вход R триггер сбрасывается, т.е. на выходе Q появляется логический “0” - в него записывается “0” независимо от предыдущего состояния.
· при подаче логической “1” на оба входа,S и R триггер оказывается в неопределённом состоянии, т.к. его работа нарушается, поэтому это сочетание запрещено и в более сложных схемах, которые строятся на RS- триггерах (JK-триггеры) эта комбинация исключается.
· при подаче логического “0” на оба входа S и R состояние триггера не изменяется, онсохраняет предыдущие уровни напряжений на обоих выходах, этот режим используется для хранения записанной информации
Триггер реализует минимальную булеву функцию
Qt+1= St + Rt∙Qt
где - Qt+1состояние триггера после подачи входного сигнала (новое установившееся значение).
Из выражения видно, что RS-триггер устанавливается в 1 при подаче на вход St = 1 или остаётся в состоянии 1, если Rt = 1 и триггер был в состоянии Qt = 1.
|
2.2 Асинхронный RS - триггер с инверсными входами
В цифровой технике чаще используется асинхронный RS - триггер с инверсными входами, схема которого аналогична схеме, приведённой на рис. 5, но вместо элементов 2ИЛИ-НЕ в ней используются элементы 2И- НЕ (рис. 6). Вследствие этого таблица состояний инверсного RS-триггера изменяется, активным входным сигналом является уровень “0”, а пассивным - уровень “1”. Это означает, что триггер устанавливается в состояние “1” при подаче “0” на вход S и сбрасывается при подаче “0” на вход R:
Рисунок 6 Устройство, схемное обозначение и таблица
переходов инверсного RS– триггера
2.3 Синхронный RS - триггер
Синхронный RS - триггер отличается от асинхронного наличием С- входа, на который поступают тактовые (синхронизирующие) импульсы.
Он состоит из асинхронного RS-триггера на элементах И-НЕ и комбинационного цифрового устройства (КЦУ) со входом С, принимающего сигналы от тактового генератора.
При С=0 входы триггера S и R заблокированы, КЦУ подаёт на них логическую “1”, т.е. триггер сохраняет записанную информацию. При С=1 КЦУ расблокировывает входы S и R и триггер работает по правилам асинхронного инверсного триггера.
Схемное обозначение синхронного триггера (рис. 6):
Рисунок 6 Схема синхронного триггера
Для выполнения различных функций используются различные виды триггеров: JK, D, Т - триггеры,двухступенчатые триггеры master-slave триггеры, которые запускаются передним или задним фронтом тактовых импульсов (это обеспечивается введением в RS-триггер дополнительных инверторов НЕ), триггеры, запускаемые импульсами и др. Основным строительным элементом для них является рассмотренный RS-триггер, который по этой причине называют универсальным.
2.4 Универсальный JK - триггер
JK - триггер является тактируемым триггером, имеющим три входа - J (установка), К (сброс), тактовый вход С и два выхода О и не-Q. Кроме JKС-входов, триггер также может иметь асинхронные (не зависящие от С) входы S и R.
Тактируемый триггер - это триггер, который сохраняет своё состояние на выходе до прихода следующего активного фронта тактового импульса (переднего или заднего) или до появления всего импульса (если он не прямоугольный).
|
Таблица переходов и схемное обозначение JK -триггера показаны на рис. 7, где СВС - синхронизирующий входной сигнал, а символ Qп обозначает прежнее состояние, т.е. состояние выхода Q непосредственно перед приходом активного логического уровня сигнала на тактовом входе С.
Сигналы на синхронизирующий вход С подаются от тактового генератора, который формирует тактовые импульсы с высокостабильной частотой.
Сигналы на входах J и К проходят через триггер только тогда, когдаесть сигнал на синхровходе С, поэтому JK-триггер называется триггером ссинхронными входами. Входы R и S являются асинхронными, т.е. не зависят от тактового сигнала на входе С.
2.5 D-триггер
D-триггер или триггер задержки (от англ. delay - задержка) является тактируемым триггером, имеет вход С и один информационным вход D(рис. 8). Его назначение - задержка входного сигнала. Схема D–триггераполучена из JK-триггера соединением входа J с входом К через инверторНЕ.
Под действием синхросигнала данные, поступающие на вход D, записываются в триггер, но только при наличии тактового импульса на входе
С, т.е. на выходе Q сигналы появляются с задержкой на время прихода
тактового импульса. Таким образом, на выходе Q текущее состояние его
входа (“1” или ”0”) воспроизводится только в момент смены логического
состояния тактового сигнала СВС.
Рисунок 8 Схема, обозначение, временная диаграмма и
таблица переходовD-триггера
Т- триггер
Т-триггер называется триггером со счётным входом, т.к. переключается в противоположное состояние только при поступлении на информационный вход сигнала “1” (т.е. считает логические “1”).
Т-триггер является тактируемым триггером, информационным входомкоторого является вход С. Выход Т-триггера переключается при каждомпоступлении синхронизирующего сигнала СВС. Частота сигнала на выходе в два раза меньше, чем входная. Т-триггер строится на основе JK-триггера, на входах J и К которого поддерживается логический уровеньединицы (рис. 9).
Рисунок9 Таблица переходов, схема и обозначение Т-триггера
Помимо рассмотренных в ПК применяются двухтактные RS–триггеры (состоят из двух RS-триггеров, в которых для надёжности записи новой информации используются две серии синхроимпульсов, сдвинутых на полпериода. По первому синхроимпульсу данные записываются в первый RS-триггер, по второму – переписывается во второй.
|
|
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!