Цифровые устройства. Логические устройства.
Основные логические элементы
Логические функции оперируют логическими переменными, т.е. переменными, принимающими только два значения – ИСТИНА и ЛОЖЬ (на математическом языке - 0 и 1). Результат логической функции может принимать тоже только эти два значения
Для представления логических функций используют аппарат логических уравнений и таблиц истинности.
Таблица истинности представляет собой таблицу, в которой каждой комбинации входных логических переменных ставится в соответствие требуемое значение данной логической функции.
Функция ЛОГИЧЕСКОЕ И
Логическое уравнение:
Y
=x1*x2
Таблица истинности:
X1 X2 Y
0 0 0
1 0 0
0 1 0
1 1 1
Функция ЛОГИЧЕСКОЕ ИЛИ
Л
огическое
уравнение:
Y=x1+x2
Таблица истинности:
X1 X2 Y
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 1
Ф
ункция
Исключающее ИЛИ
Таблица истинности:
X1 X2 Y
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 0
Ф
ункция
ЛОГИЧЕСКОЕ НЕ
Логическое уравнение:
Y= -x1
Таблица истинности:
X1 Y
0 1
1 0
Функциональные устройства цифровой электроники
Будучи построенными из перечисленных ранее элементов, реализующих основные логические функции, функциональные устройства делятся на:
- комбинационные, состояние выходов которых в данном такте определяется состоянием входов в этом же такте;
- последовательностные (автоматы с памятью), состояние выходов которых в данном такте определяется как состоянием входов в этом же такте, так и состоянием выходов в предыдущем такте.
Функциональные устройства комбинационного типа:
- Дешифратор – преобразует двоичный параллельный код в код «1из N», вырабатывая «1» на выходе, номер которого соответствует входному коду
- Мультиплексоры – передают под действием управляющего кода данные с одного из входов на выход, а демультиплексоры наоборот с одного входа на один из выходов.
- Компараторы – устройства сравнения, определяют отношения ( <, =, >) между входными кодами (словами).
- Сумматоры – производят арифметическое сложение и вычитание входных чисел.
- Схемы контроля – производят контроль входных кодов по заданному правилу, например, контроль по модулю 2.
- Арифметико-логические устройства – выполнены на основе сумматора с дополнительной логикой, обеспечивающей перестройку АЛУ с одной операции на другую.
- Матричные умножители – имеют различные структуры, в частном случае состоят из набора сумматоров, реализующего поразрядное умножение «в столбик».
Функциональные устройства последовательностного типа:
- Триггеры – элементарные автоматы, содержащие фиксатор (элемент памяти с двумя устойчивыми состояниями) и схему управления. В зависимости от вида схемы управления триггеры обладают различными свойствами.
- Счетчики – комбинация триггерных элементов, предназначенная для подсчета входных импульсов и формирования выходного кода по заданному правилу – двоичные и двоично-десятичные счетчики.
- Регистры – комбинация триггерных элементов, предназначенная для работы с многоразрядными кодами. Параллельные регистры служат для хранения информации, последовательные (сдвигающие) – для преобразования параллельного кода в последовательный и наоборот.
Вспомогательные элементы:
- Элементы задержки
- Формирователи импульсов
- Генераторы