Логические элементы эвм

2.1. Представление информации физическими сигналами

Физическими аналогами зна­ков 0 и 1 двоичного алфавита служат сигналы, способные принимать два хорошо различимых значения, например, напря­жение (потенциал) высокого и низкого уровней, отсутствие и наличие электрического импульса, противоположные по зна­ку значения магнитной индукции и т. п.

В схемах цифровых устройств переменные и соответствую­щие им сигналы изменяются не непрерывно, а лишь в ди­скретные моменты времени, обозначаемые целыми неотрица­тельными числами: 0, 1, 2, ..., 1 ...Временной интервал между двумя соседними моментами дискретного времени называется тактом.

Как правило цифровые устройства содержат спе­циальный блок (генератор тактовых импульсов), вырабатывающий синхронизирующие сигналы (СС), отмечающие моменты дискретного времени (границы тактов).

В цифровых вычислительных устройствах обычно приме­няют потенциальный и импульсный способы физического пред­ставления информации.

Рис. 2.1. Способы представления цифровой информации:

а) - сигналы потенциального типа; б) - сигналы импульсивного типа

При потенциальном способе (рис 2.1, а) двум значениям переменной 1 и 0 соответствуют разные уровни напряжения в соответствующей точке схемы машины (потенциальный код). Потенциальный сигнал сохраняет постоянный уровень в тече­ние такта, а его значение в переходные моменты не является определенным.

При импульсном способе представления информации (рис. 2.1,б) единичное и нулевое значения двоичной переменной отображаются наличием и отсутствием электрического импульса или разнополярными импульсами в соответствующей точке схемы (импульсный код).Импульсный сигнал можно характеризовать амплитудой Um, продолжительностью импульса по основанию t_осн, дли­тельностью фронта t_фр и среза t_cp

Аналогичные понятия могут быть применены к потенциаль­ному сигналу (рис. 2.1, а). Потенциальный сигнал характери­зуется, кроме того, разностью Uc верхнего и нижнего уровней напряжения. Понятия фронта и среза у потенциального сигнала всегда связаны с процессом перехода соответственно от нижне­го к верхнему и от верхнего к нижнему уровню напряжений.

В соответствии с типом используемых сигналов для пред­ставления информации схемы цифровых устройств принято де­лить на импульсные, потенциальные и импульсно-потен­циальные.

Слово может быть представлено последовательным или па­раллельным кодом.

При последовательном коде каждый временной такт пред­назначен для отображения одного разряда кода слова (рис. 2.2). В этом случае все разряды слова фиксируются по очереди од­ним и тем же элементом и проходят через одну линию переда­чи информации.

При параллельном коде все разряды двоичного кода слова представляются в одном временном такте, фиксируются от­дельными элементами и проходят через отдельные линии, каж­дая из которых служит для представления и передачи только одного разряда слова.

При параллельной передаче информации код слова раз­вертывается не во времени, а в пространстве, так как значения всех разрядов слова передаются по нескольким линиям одно­временно (рис. 2.3).

Рис. 2.2. Последовательный им­пульсный код (в)