3.1. Понятие триггера и защелки
Память в компьютере необходима для хранения данных и команд. Для создания одного бита памяти используется схема, которая запоминает предыдущие входные значения. Такая схема может быть сконструирована из двух вентилей «НЕ-ИЛИ» (рис. 15), или двух вентилей «НЕ- И». Мы будем вести рассмотрение, основываясь на вентилях «НЕ-ИЛИ», не выходя за рамки цифрового логического уровня.
Защелка – это электронная схема с двумя устойчивыми состояниями, в которой переход из одного состояния в другое происходит скачкообразно под воздействием уровня управляющего сигнала. При этом также скачкообразно изменяется уровень напряжения на выходе защелки.
Помимо защелок для хранения одного бита памяти используется другая электронная схема, во многом схожая с защелкой и называемая триггер. Триггер – это электронная схема с двумя устойчивыми состояниями, в которой переход из одного состояния в другое происходит скачкообразно под воздействием фронта управляющего сигнала. При этом также скачкообразно изменяется уровень напряжения на выходе триггера. Триггер, как и защелка, может быть построен на вентилях «НЕ- И» и «НЕ-ИЛИ». В литературе часто объединяют понятие триггера и защелки, называя и те и другие схемы триггерами.
3.2. SR-защелка
Схема, изображенная на рис.15, называется SR-защелкой.
Рассмотрим
устройство и принцип работы SR-защелки.
У нее есть два входа: S (setting — установка)
и R (resetting — сброс). У нее также есть два
комплементарных (дополнительных) выхода:
Q и
.
В отличие от комбинационной схемы,
выходные сигналы защелки, как и триггера,
не определяются текущими входными
сигналами. Таблица 2 отражает переходы
SR-защелки
в зависимости от значений на выходе Q
и входах S
и R.
В зависимости от того, какое значение
имеется на выходе Q,
говорят, что защелка находится или
установлена в состояние 1 или в состояние
0.
Таблица 2
Таблица переходов SR-защелки
|
S |
R |
Q |
|
Что происходит |
1. |
0 |
0 |
0 |
1 |
Защелка в состоянии 0 |
2. |
0 |
0 |
1 |
0 |
Защелка в состоянии 1 |
3. |
1 |
0 |
0→1 |
1→0 |
Защелка устанавливается в состояние 1 |
4. |
1 |
0 |
1 |
0 |
Состояние не изменяется – «хранение» |
5. |
0 |
1 |
0 |
1 |
Состояние не изменяется – «хранение» |
6. |
0 |
1 |
1→0 |
0→1 |
Защелка устанавливается в состояние 0 – «сброс» |
7. |
1 |
1 |
Запрещено |
||
Из таблицы 2 видно, что при значениях S=R=0 SR-защелка может быть установлена в одно из двух возможных состояний – 0 или 1. Рассмотрим, как это происходит, на примере защелки, которая только что была создана. У такой защелки на обоих выходах находятся 0 и входы S и R равны 0. Если на входы S и R подается сигнал, соответствующий нулю, то на выходах обоих вентилей «НЕ-ИЛИ» через очень малый промежуток времени появиться 1 вместо 0. Если сигнал, соответствующий этой 1, на выходе нижнего вентиля дойдет до входа верхнего вентиля быстрее, чем сигнал с выхода верхнего вентиля, то выход снова будет равен 1 и сигнал с него, быстрее достигнет входа нижнего вентиля «НЕ-ИЛИ» и на выходе Q появиться 0, защелка установиться в состояние 0. Если же наоборот, сигнал на выходе верхнего вентиля дойдет до входа нижнего вентиля быстрее, то защелка аналогичным образом установиться в состояние 1 (Q=1). Предугадать в какое значение установиться защелка, когда на входы S и R подают 0 в начальный момент времени невозможно.
Если же защелка находится в состоянии 0 (Q=0) и на ее вход S подается 1, а при этом R=0, то защелка поменяет свое состояние на 1 – установиться в состояние 1 (таблица 2, строка № 3).
Если защелка будет находиться в состоянии 1, и на ее входы будут подаваться такие же значения сигнала, что и выше, то ее состояние не изменится, она будет хранить бит, равный значению на выходе Q (таблица 2, строка № 4). Так же защелка будет хранить один бит данных, если Q=0, а на входы S и R подаются 0 и 1 соответственно (таблица 2, строка № 5).
Если же на входы защелки, находящейся в состоянии 1, подать сигнал 0 и 1 соответственно, то она поменяет свое состояние, то есть предыдущее значение сброситься, защелка установиться в 0 (таблица 2, строка № 6).
Если на входы защелки подавать 1 вне зависимости от того в каком состоянии она находиться, то защелка будет переходить в неустойчивое состояние, где выходы Q и будут равными 0, что является недопустимым, поэтому подача такой комбинации сигналов запрещена.