Главная - Литература

0 1 2 [3] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

тонких слоев в вакууме иривело к созданню больших интегральных схец (БИС), содержащих десятки и сотни тысяч элементов и соединений. С кад. дым годом примерно вдвое увеличивалось число элементов на одном кристалл в результате в 1980 г. уровень интеграции достиг порядка сотен тысяч элемеа. тов на кристалле - это уже сверхбольшие интегральные микросхемы.

В радиолюбительских устройствах в настояшее время широко нспользуютса цифровые нитегральиые мнкросхекм третьего и четвертого поколений. В перс, пектнве должно значительно увеличиться использование микропроцессоров, так как на нх основе, изменяя программы, можно создавать устройства различного функционального назначения.

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

ЧТО ТАКОЕ КОМБИНАЦИОННАЯ СХЕМА И ЦИФРОВОЙ АВТОМАТ?

Любой символ информации в цифровых устройствах кодируют Si

двоичном алфавите, поэтому сигналы могут принимать только два значения] высокий или низкий уровень напряжения, ьалнчие или отсутствие импульса напряжения и т. д. Обязательным условием при этом является возможность I уверенного распознавания элементами цифровых схем двух значений сигналов, соответствующих символам О н I, в условиях изменения температуры окружающей среды, напряжения источника питания, воздействия других дестабилизирующих факторов,

Мы уже говорили, что значения уровней сигналов (Uc) элементами циф-говых устройств воспринимаются не непрерывно, а в дискретные мо.чепты времени, интервал между которыми называют рабочим тактом Т. Как правило, за один рабочий такт в цифровых устройствах осуществляется одно элементарное преобразование поступивших иа вход кодовых слов. Дискретизация времени обеспечивается специальными устройствами управления, вырабатывающими синхронизирующие импульсы (СИ). В дискретных устройствах используют два способа представления информации: потенциальный н илшульс-иый. При потенциальном способе значениям логического О и логической 1 соответствуют напряжения низкого н высокого уровня. Если логическому О соответствует напряжение низкого уровня, а логишской 1 - высокого, то такук> логику называют положительной, ц наоборот, если за логический О принимают напряжение высокого, а за логическую 1 - напряжение низкого уровня,, то такую логику называют отрицательной. В дальнейшем будем рассматривать устройства только с положительной логикой.

Далее в основном используются термины «напряжение высокого и низкого уровня» (сигналы высокого и низкого уровня), соответствующие уровням, логической 1 и логического 0.

Информация в цифровых устройствах может быть представлена в последовательном и параллельном кодах. При использовании последовательного кода каждый такт соответствует одному разряду двоичного кода. Номер разряда определяется номером такта, отсчитываемого от такта, совпадающего с началом представления кода.

Графики, показанные на рис, 2, иллюстрируют последовательный код байтового двоичного числа 10011011 при потенциальном и импульсном способа»



ставления информации. Прн первом способе (рнс. 2,а) сигнал сохраняет! " ИЛИ высокий уровни в течение одного или нескольких тактов. В моменты ""ехода сигнала от одного уровня к другому его значение является неопре-"ениым. Прн импульсном способе представления цифровой информации ис 2 6) единичному я нулевому значению двоичной иеремениой соответствует наличие ялн отсутствие импульса конечной длительности. Прн последовательном шэде числа все его разряды могут быть зафиксированы на одном элементе и переданы по одному каналу передачи информации. Для передачи всего числа требуется восемь тактов (рнс. 2,s).

I I 1 (

4->-

Рнс. 2. Последовятелышй жод двапно-го чнслж при попнипальятя я нмпуякс-яоч срособах првдстявлемия тформа-ции

Рнс. 3. Параллельный код двоичнлго числа прн ияпульсаом и погеяцмальнои способах представления информации

\--1->•

i *

1 *

1 i

1

1 i

1 t

Параллельный код позволяет существенно сократить время обработки и передачи информации. Для примера рис. 3 иллюстрирует параллельный код

семиразрядного числа 1101101. В этом случае как при импульсном (рис. 3,о), так и при потенциальном (рве. 3,6) способах представления и]1формац1!и все разряды двоичного кода представлены в одном временном такте, могут фиксироваться отдельными элементами и передаваться по раздельным каналам (разрядным шинам). Цифровые устройства, производяшие обработку и преобразование поступающей на их входы информации, называют цифровыми автоматами.

Условное графическое изображение простейшего цифрового автомата по-казадо на рнс. 4. На входы автомата подают комбинацию двоичных перемен-XI, Х2, Хп, с выхода снимают комбинацию двоичных переменных YI, . -,, Ym. На входах и выходах цифрового автомата действуют сигналы лэгн-еских О и 1 называемые двоичными. Задача построения цифрового аато.иата, выполняющего определенные действия над двоичными сигналами, заключается



в выборе элементов н способа их соединения, обеспечивающих заданкое преобразование. Эти задачи решает математическая логика или алгебра логики.

Устройства, формирующие функции алгебры логики, называют логическими или цифровыми и классифицируют по различным отличительным признакам. Цифровые устройства по характеру информации на входах и выходах подразделяют на устройства последовательного, параллельного и сне-шаияого действия.

Рис. 4. Условное изображение простейшего пмфрового автомата

Рйс. Ь. представление ив фоп нации в цифровой устройстве последоеател-вого действия

Q о 1 0 0 1 1С

а f 1 о 1 1 о а t

1 S Q 1 о о i Q t

На входы устройства последовательного действия символы кодовых слов поступают ие одновременно, а один за другим (рис. 5). В такой же последовательности формируется выходное кодовое слово. Рассматриваемое устройство формирует на выходе сигнал 1/вых, код которого равен сумме кодов входных

сигналов t/ai 1 и V-Kiz.

Для реализации устройства параллельного действия, выполняющего аналогичную функцию, необходимы две группы входов по восемь разрядов в каждой группе и восемь выходов (в соответствии с разрядностью выходного слова). Известны также устройства смешанного типа, в которых, например, входное слово представляется в параллельной форме, а выходное ~ в последовательной (это - преобразователи кода).

По схемному решению и характеру связи между входными н выходными переменными с учетом нх изменения по тактам работы раэлшшют комбинационные и последоватсльностные цифровые устройства. В комбинационных устройствах совокупность сигналов на выходах в каждый конкретный момент времени полиостью оиределяется входными сигналами, действующими в этот момент иа его входах. Если входные и выходные функции в п-такте обозначить как X" и Y°, то связь между ними будет определяться выражением

Y» = А(Х),

где Я ~~- знак выполняемого устройством логического преобразования. Цифровые устройства, в отличне от аналоговых, позволяют реализовать преобразование практически любого вида, но комбинационные устройства ие обладают памятью. В цифровых устройствах последовательностного типа (нли автоматах с памятью) значения выходных переменных Y° в п-такте определяются ие только значениями входных переменных Х°, действующих в данный момент «ремени, но и зависят от внутренних состояний устройства С"*. В свою очередь,



0 1 2 [3] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41



0.0008