загрузка...
загрузка...
На головну

Логічні елементи

Дивіться також:
  1. I. 2. ДЕЯКІ гносеологічнихпередумови
  2. I. Психологічні операції в сучасній війні.
  3. I. Психологічні умови ефективності бойової підготовки.
  4. II. 1. ФІЛОСОФСЬКІ І ЛОГІЧНИХ ПЕРЕДУМОВИ фальсіфікаціонізма
  5. II. РОЗПОДІЛ лікарських засобів В ОРГАНІЗМІ. БІОЛОГІЧНІ БАР'ЄРИ. депонування
  6. II. Типологічні схеми особистості злочинця
  7. IV. Психофізіологічні.
  8. А. Екологічні групи рослин по відношенні до вологості.
  9. А.3.1 Екологічні аспекти
  10. А.3.3 Цільові та планові екологічні показники і програма (и)
  11. Анатомо-фізіологічні механізми забезпечення безпеки і захисту людини від негативних впливів
  12. Анатомо-фізіологічні особливості видільної системи

Що ж це за чарівні елементи. Якщо ви хоч трохи стикалися з цифровими схемами, ви напевно знайомі з логічними елементами. Ви знаєте, що на схемі вони позначаються невеликим прямоугольнички, які мають кілька входів і один вихід. В даний час цифрові мікросхеми отримали таке велике поширення, що логічні елементи можна зустріти в схемах дуже далеких від мікропроцесорів і обчислювальної техніки. Крім того багато втречается і з іншими, більш складними елементами цифрової техніки: тригерами, дешифраторами, мультиплексорами, лічильниками, регістрами і т. Д. Хто знає і розуміє, як це все працює і для чого призначене. А хто то ще немає. Я вважаю за необхідне зупинитися на цьому докладніше. Ті, хто знайомий з цією темою, можуть пропустити кілька глав.

Для інших я розповім, що з усього розмаїття цифрових елементів більшість - це складові елементи. Складові в тому сенсі, що їх можна скласти з інших, більш простих. А в основі лежить всього три найпростіших логічних елемента. Ось ці три кити цифрової техніки:

 Мал. 4.

Для зображення логічних елементів в моїй книзі використовується схемних позначення, прийняті в свій час в СРСР, і тепер ще широко використовуються в усіх країнах СНД. За цим стандартам цифрові елементи зображуються у вигляді прямокутника. Всі входи малюються зліва, а виходи - справа. Саме так по ЕСКД відрізняються входи від виходів. Правда при малюванні більш складних елементів це дотримати не завжди можливо, так як часто буває, що один і той же вихід служить, одночасно і входом. Але для простих елементів це умова завжди дотримується. У західних схемах прийняті інші умовні відображення.

Всі елементи працюють з цифровими сигналами. Тобто сигнали на вході повинні приймати значення або логічного нуля, або логічної одиниці. На виході, кожен елемент так само забезпечує цифровий сигнал, який теж, в залежності від логіки роботи схеми приймає значення або логічної одиниці, або логічного нуля. Елемент «І» і елемент «АБО» на рис. 4 зображені з двома входами. Насправді вони можуть мати будь-яку кількість входів. Теоретично до нескінченності.

Тепер розглянемо логіку роботи кожного елемента.

Елемент «І». На виході цього елемента сигнал логічної одиниці з'являється тільки тоді, коли на всіх входах буде присутній логічна одиниця. І на першому, і на другому, і на третьому. На всіх наявних входах. Якщо хоча б на одному вході буде нуль, то і на виході теж буде нуль.

Елемент "АБО". На виході цього елемента з'явиться логічна одиниця тоді, коли хоча б на одному з входів з'явиться одиниця. Або на першому, або на другому, або на третьому. На будь-якому з наявних входів. Логічний нуль на виході буде тільки тоді, коли на всіх входах буде сигнал логічного нуля.

Елемент «НЕ».Або інвертор. У цього елемента завжди один вхід і один вихід. І працює він просто. Коли на вході у інвертора сигнал логічного нуля, на виході логічна одиниця. І навпаки, коли на вході логічна одиниця, на виході логічний нуль.

Збираючи з цих трьох основних елементів різні схеми, ми можемо отримати всю різноманітність цифрових і логічних елементів, що застосовуються в мікропроцесорній техніці. Такі складові елементи для зручності читання складних схем в свою чергу мають свої схемні позначення і виглядають на схемі як самостійні елементи.

Для відображення логіки роботи того чи іншого елемента прийнято складати так звані таблиці істинності. Таблиця істинності - це така таблиця, яка має стовпці для всіх входів і виходів конкретного елемента. У таблиці відображаються всі можливі стану елемента. Кожен рядок відповідає одному з можливих станів. На рис. 5 я привожу таблиці істинності для трьох основних логічних елементів. Для наочності я привожу трехвходовий варіанти елемента «І» і елемента «АБО».

   входи  вих      входи  вих      Вхід  вих  
   X1  X2  X3 Y      X1  X2  X3 Y      X1 Y  
           
           
               
               
               
               
             Мал. 5.  
               

Тепер спробуємо скласти більш складний елемент. Для прикладу з'єднаємо елемент «І» з інвертором так, як це показано на схемі рис. 6. В результаті до нас вийде новий елемент. Він так само має свою назву і схемне позначення. Називається такий елемент «І-НЕ», а його схемне позначення наведено на рис. 7. Підкреслюю: на рис. 6 і на рис. 7 зображено по суті справи один і той же логічний елемент.

 Мал. 6.  Мал. 7.

В реальній схемі можуть застосовуватися обидва варіанти. Справа в тому, що одна мікросхема зазвичай містить кілька аналогічних логічних елементів. Стандартний корпус мікросхеми має 14 або 16 висновків. Тому в одному корпусі зазвичай розміщують чотири двухвходових елемента або три трехвходових. Для раціонального використання всіх елементів (що б не залишалося невикористаних) одну і ту ж схему можуть зібрати по різному.

Логіка роботи елемента «І-НЕ» очевидна. Сигнал на виході буде дорівнює нулю в тому і тільки в тому випадку, коли на всіх його входах присутній логічна одиниця.

Я не випадково навів приклад отримання елемента «І-НЕ». Саме елемент «І-НЕ» в недавньому часі був найпоширенішим. Справа в тому, що використовуючи правила перетворення одного елемента в інший будь-яку схему завжди можна зібрати майже виключно з елементів «І-НЕ» і невеликої кількості інверторів.

Розглянемо тепер більш складний похідний логічний елемент «виключає АБО». Його теж можна зустріти в різних електронних схемах.

   входи  вих  
   X1  X2 Y  
   
   
   
   
       Мал. 8.    Мал. 9.

Схемне позначення елемента «виключає АБО» і таблиця істинності наведені на рис. 8. Як видно з таблиці, логіка роботи елемента відповідає його назві. Це той же елемент «АБО», за винятком того випадку, коли на обох входах присутній логічна одиниця. На відміну від «АБО», елемент «виключає АБО» дає в цьому випадку на виході логічний нуль.

Схема, за якою можна зібрати такий елемент, зображена на рис. 9. Раджу самостійно розібрати роботу схеми на рис. 9. Уявіть спочатку, що на обидва входи схеми подані сигнали логічного нуля. Прослідкуйте, які сигнали будуть на виходах і на входах всіх елементів схеми і що буде на останньому виході. Потім прослідкуйте те ж саме для інших сполучень сигналів на входах.

   входи  виходи  
   X1  X2  XP Y P  
   
   
   
   
   
   
   
   
 Мал. 10.

Еслі уважно подивитися на таблицю істинності елемента "Що виключає АБО», то легко помітити, що логіка роботи елемента дуже схожа на таблицю додавання двох розрядів двійкових чисел. І дійсно: нуль плюс нуль дорівнює нуль. Один плюс нуль і нуль плюс один, дорівнює один. А Сума двох одиниць дає нуль в цьому розряді і одиницю перенесення в наступний розряд. Таким чином, не вистачає тільки перенесення. Елемент, який виконує підсумовування вхідних сигналів, називається суматором. Його так само збирають з елементарних логічних елементів. Схемне зображення і логіка роботи суматора наводяться на рис. 10. Тут X1 і X2 - це входи складаються розрядів. Y - вихід суми. P - вихід переносу в більш старший розряд. XP - вхід переносу з молодшого розряду. Для підсумовування багато розрядних цифрових сигналів суматори з'єднують каскадом. При цьому сигнал з виходу P суматора одного розряду подається на вхід XP суматора наступного розряду.

На практиці окремі мікросхеми - суматори майже ніколи вже не застосовуються. Десь усередині мікропроцесора обов'язково є акумулятор, який є частиною самого мікропроцесора. А в цьому розділі його опис наведено лише, як приклад найскладнішого елементу цифрової техніки. При розробці мікропроцесорних систем нам частіше доведеться мати справу з іншими складними елементами, такими, як тригери, регістри, дешифратори, мультиплексори і т. Д. У наступних розділах ми розглянемо докладніше всі ці пристрої.

Що ж таке мікропроцесор. «-- попередня | наступна --» Основи мікропроцесорної техніки
загрузка...
© om.net.ua