2. Классификация цифровых устройств.

Все цифровые устройства делятся на два класса: комбинационные и последовательностные. К первому относятся узлы, выходное состояние которых, является функцией лишь входного набора переменных. Если в i-тый момент времени на вход такого устройства поступает некоторая кодовая к

омбинация, то его работу можно описать соотношениемY_i=f(X_i), где- выходная кодовая комбинация или слово.

С

труктурную схему комбинационного узла можно представить следующим образом. Здесь каждому набору входных переменных будет соответствовать некоторая комбинация выходных, то есть с помощью комбинационного устройства устанавливается функциональная связь между ними, а вид реализуемой функции зависит от внутренней структуры устройства. В общем случае разным наборам входных переменных могут соответствовать одинаковые значения выходных.

Для анализа работы и синтеза комбинационных устройств используется стандартный аппарат алгебры логики, в том числе способы табличного и аналитического представления функций, карты Карно, диаграммы Вейча и т.п.

В отличие от комбинационных, выходное состояние последовательностных устройств в текущий i-тый момент времени зависит не только от входного воздействия, но и от состояний в которых это устройство находилось в предшествующие этапы. Формально это можно записать следующим образомY_i=f(X_i ,Y_i-1 ,Y_i-2…. Y₁ , Y₀ ). Такой узел как бы переносит на выходной сигнал всю предысторию (последовательность) входных воздействий, начиная с исходного состояния, то есть с момента.

Так как такое устройство устанавливает некоторую функциональную связь между выходными сигналами Y_i и набором воздействий X_i ,Y_i-1 ,Y_i-2…. Y₁ ,Y₀, в его состав должен входить некоторый комбинационный узел, который обрабатывает эти воздействия.

О

днако, еслиX_iэто входные сигналы, поступающие вi-тый момент времени извне, тоY_i-1и ему подобные - это выходные сигналы устройства, сформированные в предыдущие моменты времени. В комбинационном устройстве при формировании текущего значенияY_iпредшествующее емуY_i-1исчезает, а для последовательностного устройства оно требуется. Данная проблема решается запоминанием предшествующих состояний в некотором дополнительном устройстве (узле памяти), с выходов которого соответствующие сигналы поступают на входы комбинационной схемы.

О

тсюда следует, что структура последовательностного узла должна иметь следующий вид. Здесь сигналы, ранее сформированные на выходе подаются на вход устройства по цепям обратной связи. Так как ее воздействие сказывается через определенный временной интервал после поступления входного сигнала, то данный вид обратной связи называется запаздывающей.

Таким образом, отличительными признаками последовательностных устройств являются наличие узла памяти и цепей обратной связи. Их количество и разрядность обрабатываемых сигналов могут быть различными.

В

простейшем варианте на вход комбинационной схемы может подаваться одноразрядный внешний сигнал, и запоминаться лишь предшествующее состояние, описываемое также одноразрядной двоичной функцией. Структура такого простейшего последовательностного узла будет иметь следующий вид и оно относится к классу триггеров.