Логических состояний

Можно доказать, что для любых логических преобразований достаточно иметь три элементарных логических элемента, выполняющих операции : логическое отрицание (логическое НЕ) , логическое сложение (логическое ИЛИ) и логическое умножение (логическое И) .

Регистром называется устройство,- предназначенное для запоминания слова, а также для выполнения над словом некоторых логических преобразований. Регистр представляет собой совокупность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове, и вспомогательных схем, обеспечивающих выполнение некоторых операций, среди которых могут быть: установка регистра в 0 («сброс»);

Арифметическо-логические устройства (АЛУ) служат для выполнения арифметических и логических преобразований над словами, называемыми в этом случае операндами.

рованной и плавающей точками, над десятичными числами, обработка алфавитно-цифровых слов переменной длины и др. Характер выполняемой АЛУ операции задается командой программы. В процессоре может быть одно универсальное АЛУ для выполнения всех основных арифметических и логических преобразований или несколько специализированных для отдельных видов операций. В последнем случае увеличивается количество оборудования процессора, но повышается его быстродействие за счет специализации и упрощения схем выполнения отдельных операций.

щими функциональными возможностями. При подаче соответствующих управляющих сигналов информация РОН может быть передана в БР и (или) PC. АЛУ выполняет большое число арифметических и логических операций (см. табл. 4.2) над /п-разрядными словами, содержащимися в БР и PC. Результат выполнения этих операций заносят в РОН. Кроме того, в этой структуре возможна передача данных из одного РОН в другой, сдвиг содержимого РОН, передача из регистра в регистр и АЛУ и т. п. Очевидно, что для выполнения этих операций, а также операций, реализуемых в обрабатывающей части МП, в РОН, АЛУ, БР, СР должны подаваться управляющие сигналы, строго тактированные во времени. При определенной последовательности управляющих сигналов выполняются определенная арифметическая и логическая операции над словами, хранящимися в РОН. Приведенная на 4.13 структура обрабатывающей части МП имеет множество модификаций, соответствующих различным алгоритмам арифметических и логических преобразований данных в виде слов различной разрядности.

Можно доказать, что для любых логических преобразований достаточно иметь три элементарных логических элемента, выполняющих операции: логическое отрицание (логическое НЕ), логическое сложение (логическое ИЛИ) и логическое умножение (логическое И).

Можно доказать, что для любых логических преобразований достаточно иметь три элементарных логических элемента, выполняющих операции: логическое отрицание (логическое НЕ), логическое сложение (логическое ИЛИ) и логическое умножение (логическое И).

5-4) Примеры логических преобразований 195

Логические возможности элементов на МПТ были рассмотрены в § 2-6, где показано, что, во-первых, наибольшими логическими возможностями из магнитно-диодных элементов обладают МПТ и, во-вторых, логические преобразования на элементах МПТ могут выполняться как при записи информации, так и при считывании. Заметим, что конструктивно выполненный элемент МПТ (сердечник с обмоткой шр и отверстием, оставленным после изготовления и заливки) является многофункциональным по нескольким причинам. Первая причина обусловлена тем, что количество входов (шин сквозь отверстие элемента) заранее не фиксировано и может быть произвольным. Вторая причина состоит в том, что при записи информации на сердечник могут быть реализованы различные логические функции qi = / (xlt ..., х„), где %t — прямое или инверсное значение аргумента. Выполняемая функция определяется тем или иным включением обмоток ш3, шпг и w3np. Третья причина многофункциональности элемента МПТ обусловлена наличием в нем памяти. Наличие памяти позволяет, во-первых, осуществлять логические преобразования qt = f (xlt ..., х„) при многотактном вводе аргументов %lt ..., х„ и, во-вторых, полученное состояние qt использовать по-разному для дальнейших логических преобразований У] = / (<7i> ••-. Qi} за счет различного включения обмотки wp в цепи считывания.

5-4) Примеры логических преобразований 197

Предыдущее использование цепи дешифратора для логических преобразований предполагало построение полного дешифратора, с числом выходов 2я. Если большая часть этих выходов (каждый соответствует своей конституенте хх ... Х„) используется для реализации заданных логических функций, то схема оказывается рациональной. Но если значительная часть выходов полного дешифратора не нужна для реализуемых логических функций, то схема оказывается неэкономичной. В этих случаях большой эффект при построении логических схем дает использование цепей неполных дешифраторов, у которых число выходов меньше 2я, причем отсутствуют выходы (а следовательно, элементы), ненужные для реализации заданного набора функций.

Комбинационная схема - схема, реализующая заданную логическую функцию с т входами и п выходами. Логическое состояние каждого выхода комбинационной схемы зависит от комбинации логических состояний ее входов. Комбинационные схемы собирают из отдельных ИМС логических элементов (малой степени интеграции) либо

Система статических параметров цифровых ИМС состоит из совокупности параметров, характеризующихся токами и напряжениями, которые определяют режим измерения и измеряются по всем выходным,входным выводам и выводам источников питания. К ним относятся входные и выходные токи и напряжения, пороговые напряжения, напряжения статических помех, а также токи, потребляемые от источников питания при нахождении ИМС в одном из двух логических состояний «1» или-«О».

Для определения коэффициентов нагрузки активных и пассивных элементов производят расчет электрического режима работы гибридной ИМС (цифровые ИМС рассчитывают для двух логических состояний). Для этого сначала рассчитывают токи, протекающие через элементы, пользуясь системой уравнений первого порядка, составленной по второму закону Кирхгофа для принципиальной электрической схемы ИМС.

Цифровой мультиплексор ( 21.12, а) позволяет осуществлять последовательный или произвольный опрос логических состояний источников сигналов Х0, Хг, Х2, Х3 и передачу результата опроса на выход Y. В зависимости от логических уровней адресных сигналов А0, А1 устройство управления обеспечивает соединение выхода мультиплексора с ^дним из _информа-ционных входов, реализуя алгоритм: Y=AiA0X0

28. Для элемента ТТЛ со сложным инвертором ( 7.12): а) определите напряжения на базах всех входящих в него транзисторов для обоих логических состояний при температуре —60, 25,

ляется пересылкой данных, адресов и команд по информацией-, ным шинам — группам проводников печатной платы микроЭВМ, число которых равно числу разрядов передаваемой информации. Схема четырехразрядной информационной шины с подключенными к ней регистрами RG1 — RG4 показана на 294. Для передачи информации, например из регистра RG1, сигнал синхронизации подается на соответствующие схемы И, связывающие регистр RG1 с шинами. Содержимое этого регистра выводится на шины. Выходы остальных регистров, подключенные к этим же шинам, на это время отключаются выходными схемами. Эти схемы кроме двух логических состояний выходов, при которых их выходное сопротивление невелико, могут быть Переведены в третье состояние, для которого характерно высокое выходное сопротивление. При этом они совершенно не потребляют тока от информационных шин независимо от того, какой сигнал действует на них. Для записи в регистр RG3 или RG4 информации, появившейся на информационных шинах, необходимо на соответствующий вход синхронизации подать разрешающий сигнал — логическую 1. Таким образом, по небольшому количеству проводников организуют пересылку информации между различными устройствами микроЭВМ.

Цифровой мультиплексор ( 21.12, а) позволяет осуществлять последовательный или произвольный опрос логических состояний источников сигналов Хо, Хх, Х2, Хг и передачу результата опроса на выход Y, В зависимости от логических уровней адресных сигналов Ао, Ах устройство управления обеспечивает соединение выхода мультиплексора с ^эдним из информационных входов, реализуя алгоритм: Y=A1AQX0 + A1A0X1 + -f- Ay А 0Х 2 + A^Aq a3.

смысле, а именно: 1 означает ВЫСОКИЙ уровень, а О-НИЗКИЙ уровень. В этой книге мы постараемся избежать какой либо двусмысленности, будем использовать для обозначения логических состояний слова ВЫСОКИЙ уровень (или символ В) и НИЗКИЙ уровень (или символ Н) метод, который широко используется в электронной промышленности, а обозначения 1 и 0 будут применяться лишь в тех случаях, где их двусмысленное толкование исключается.

В большинстве таблиц логических состояний микросхем, описываемых в этой книге, для исключения разночтений и удобства пользования осциллографом указаны последовательности входных и выходных напряжений высокого и низкого уровней. ____

На 1.42, в показано функциональное обозначение RS-триггера, составленного из двух двухвходовых инверторов. Такой триггер можно строить на элементах И и на элементах ИЛИ. На 1.42, г дана таблица логических состояний для RS-триггеров, построенных на элементах И и ИЛИ. Строки состояний «Без изменений» и «Неопределенность» здесь меняются местами в зависимости от выбранного соответствия 1 и 0 напряжениям высокого и низкого уровня.

Согласно таблице логических состояний D-триггера ( 1.50,6) в некоторый момент времени tn на вход D можно подать напряжения низкого или высокого уровня. Если в последующий момент t,,+i придет положительный перепад тактового импульса, состояния на выходах