Архитектура компьютера.

3.Функциональные элементы вычислительной техники: триггеры, регистры, счетчики, преобразователи кодов.

Триггер – это элемент памяти с двумя устойчивыми состояниями, кото­рым соответствуют логические 0 и 1 на выходах. При изменении вход­ных сигналов триггер скачком переходит из одного состояния в другое и остается в этом состоянии после прекращения действия входных сигна­лов.

По способу ввода информации триггеры делятся на: асинхронные. У них имеются только информационные входы. Они срабатывают непосредственно при изменении сигналов на входах. синхронные. Для синхронных триггеров изменения входных сигналов еще недостаточно для переключения. Необходим дополнительный импульс, который подается на тактовый вход. Таким образом, информа­ция на выходах триггера обновляется в дискретные моменты времени. Синхронные триггеры в сравнении с асинхронными обладают более высокой помехо­устойчивостью. Асинхронный RS-триггер. Представляют собой симметричную схему из двух логических элементов ИЛИ-НЕ либо И-НЕ. Т-триггеры. Имеют один информационный счетный вход. Смена состоя­ний происходит в них всякий раз, когда входной сигнал меняет свое значение определенным образом. Могут быть синхронными и асинхрон­ными. Т-триггер – единственный вид триггера, текущее состояние которого определяется не информацией на входах, а его состоянием в предыдущем такте. D-триггеры. Являются синхронными. Они имеют один информационный вход D для установки в состояния 0 или 1 и вход синхронизации С. Их особенностью является то, что сигналы на выходе повторяют входные с задержкой на один такт (delay – задержка). jk-триггеры. Являются универсальными триггерами, т.е. путем внешних соединений из них можно получить все другие виды триггеров. Состоят из двух ступеней, каждая из них включает в себя асинхронный RS-триггер и управляющую схему на базовых элементах И-НЕ.

Регистры. Регистром называется устройство для хранения и преобразо­вания многоразрядных двоичных чисел. Используются как элементы памяти, преобразователи кодов, счетчики, для сдвига при выполнении операций умножения и деления, и т.д. Регистры делятся на три типа: 1. Накопительные регистры (регистры памяти). Служат для запомина­ния, хранения и считывания информации небольшого объема в течение небольшого промежутка времени. Работают в параллельном коде. 2. Регистры сдвига. Помимо операции хранения осуществляют сдвиг числа вправо или влево по тактовым импульсам, преобразуют последова­тельный код в параллельный, а параллельный – в последовательный, служат в качестве временной задержки. Работают, в основном, в последо­вательном коде. 3. Регистры-преобразователи. Помимо рассмотренных операций выполняют ряд логических и арифметических функций. Регистры представляют собой последовательность синхронных D- или jk-тригге­ров. Кроме последовательного и параллельного регистров, существуют универсальные, объединяющие в себе два типа. Они имеют 2 режима работы: записи и сдвига.

Счетчики. Счетчиком называется устройство последовательной логики, предназначенное для счета импульсов, поступающих на его вход. На выходе счетчика в определенном, чаще всего двоичном, коде отобра­жается число импульсов. Результат счета хранится до прихода следую­щего импульса, считывание результата производится в промежутках между импульсами. Наиболее распространенные типы счетчиков.1.Последовательный (асинхронный), суммирующий счетчик образован цепочкой последовательно включенных T-триггеров. 2. Вычитающий счетчик отличается от суммирующих тем, что с приходом каждого счетного импульса выходной код уменьшается на 1. Если в состав счетчика ввести элементы, переключающие прямые и инверсные выходы триггеров, получим реверсивный счетчик с изменяе­мым направлением счета. 3. Кольцевые счетчики (см. регистры) получаются из регистров сдвига на D-триггерах. 4. Параллельные (синхронные) счетчики обладают более высоким быстродействием за счет того, что выполняются на синхронных тригге­рах, имеющих информационные входы и выходы синхронизации, например, на D-триггерах или на jk-триггерах.

Преобразователи кодов. Преобразователи кодов предназначены для перевода одной формы представления информации в другую. Преобразователи кодов выполняются на логических элементах и отно­сятся к устройствам комбинационного типа. Их входные и выходные сигналы связаны между собой однозначно. Наиболее распространенные преобразователи кодов: Шифратор (кодер). Преобразует сигнал на одном из m входов в n-разрядный двоичный код. Применяется в устройствах ввода, пультах управления. Дешифратор (декодер). Выполняет обратную операцию – преобразует двоичный код, поступающий на входы, в сигнал на одном из выходов. Мультиплексор – устройство для преобразования параллельных кодов в последовательные. Демультиплексор – устройство для преобразования последовательного кода в параллельный. Выполняет операцию обратную мультиплексору.