Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
лекции по информатике 2.docx
Скачиваний:
20
Добавлен:
14.07.2019
Размер:
107 Кб
Скачать
☆

Схемы, обладающие памятью

Рассмотренные выше комбинационные схемы могут использоваться для формирования новой информации, но совсем не обеспечивают возможности хранения информации, а без этого невозможно реализовать никакой сколь-нибудь значимой её обработки так, как необходимо хотя бы временно хранить операнды, промежуточные данные, результаты.

Для обеспечения указанных целей используются схемы, отличительной особенностью которых является то, что в них значения выходных переменных зависят не только от входных переменных, но ещё и от состояния, в котором схема находится в каждый момент времени. В схемах, обладающих таким свойством, внутреннее состояние после поступления некоторого входного слова изменяется и затем сохраняется до момента прихода нового слова. Называются такие схемы схемами с памятью.

Математической моделью схемы с памятью является, так называемый, конечный ( цифровой ) автомат, описываемый системой функции:

Ykt = Fk(x1,x2,...xn,z1,z2,…zm)t ,где k = 1,2,…h

Zjt+1 = Fj(x1,x2,…xn,z1,z2,…zm)t ,где j = 1,2,…m

Здесь:

Ykt - уравнения для выходов схемы в момент времени t;

Zjt+1 - уравнения для внутренних переменных, определяющие значения, которые они будут иметь к моменту следующего изменения состояния схемы ( к моменту t+1 );

n,h,m – разрядность слов, соответственно, входного, выходного слова, характеризующего внутреннее состояние схемы.

Рассмотрим схему, обладающую указанными свойствами. Эта схема называется бистабильной ячейкой.

Схема может быть описана следующей системой уравнений:

y1 =

y2 =

Ее функциональная схема имеет вид:

1

1

x1 y1 Построена с

использованием

логических функций

ИЛИ - НЕ

y2

x2

Проанализируем состояние выходного слова (y1,y2) при различных комбинациях входного слова (x1,x2).

  1. Пусть x1=x2=0. Но их системы уравнений видно, что для определения значения выходного слова этого недостаточно, нужно знать значение хотя бы одного выхода выходного слова (y1,y2) на момент анализа. Положим y1=0. Получим:

Y2 = = = 1 .

Проверим, не противоречит ли это первому уравнению:

Y1 = = = 0 , т.е. не противоречит.

Т.е. при входном слове ( x1 = 0, x2 = 0 ) значение выходного слова будет (y1 = 0, y2 = 0 ).

2. Предположим y1 = 1. Проверим, какое значение примет выходное

слово в этом случае.

Y2 = = = 0

Y1 = = = 1 .

На основании 1 и 2 можно сказать, что:

  1. При одном и том же входном слове ( x1 = 0, x2 = 0 ) выходное слово может иметь два несовпадающих значения – либо ( y1 = 0, y2 = 1 ), либо ( y1 = 1, y2 = 0 ). Причем, при любом из этих значений состояние выходного слова сохраняется неизменным , если входное слово равно ( x1 = 0, x2 = 0 ). Отсюда оба приведённых состояния схемы являются устойчивыми, т.е не изменяются при неизменном входном слове, и ни одно из них не является предпочтительным.

  2. Состояния разрядов выходного слова противоположны, т.е. всегда справедливо соотношение y1 = . Достаточно знать значение одного разряда, чтобы представить значение всего слова. Согласно этому можно принять, что схема имеет два устойчивых состояния, описываемых следующими значениями выходного слова:

( y1 = 0, y2 = 1 ) и ( y1 = 1, y2 = 0) .

Положив одно из состояний за «0», а другое за «1», схему можно использовать для хранения одного бита информации. Что произойдет при поступлении на вход схемы других комбинаций входного слова?

№

исходное

состояние

(пусть)

входное

слово

(разные значения)

состояние при

входном слове

(при

подстановке)

состояние после снятия

входного слова (при

x1=0, x2 =0 )

примечание

2

y1 =1

y2 =0

x1 = 1

x2 =0

y1 =0

y2 =1

y1 = 0

y2 = 1

состояние

изменилось

3

y1 =0

y2 =1

x1 =1

x2 =0

y1 = 0

y2 =1

y1 = 0

y2 = 1

сохранилось

4

y1 =1

y2 =0

x1 = 0

x2 =1

y1 = 1

y2 = 0

y1 = 1

y2 = 0

сохранилось

5

y1 =0

y2 =1

x1 =0

x2 =1

y1 = 1

y2 = 0

y1 = 1

y2 =0

изменилось

6

y1 = 1

y2 = 0

x1 =1

x2 = 1

y1 = 0

y2 =0

y1 =?

y2 =?

неопределен­ность

7

y1 = 0

y2 =1

x1 = 1

x2 = 1

y1 =0

y2 =0

y1 =?

y2 =?

неопределен

ность

Как видно по таблице:

  1. При подаче одного и того же входного слова для вариантов 2 5 на резуль­тирующее состояние (Y) влияет также и предшествующее состоя­ние выходного слова (Y).

  2. Независимо от исходного состояния слова Y при подаче на вход системы слова (x1 = 0, x2 = 0) состояние выходного слова после снятия входного слова всегда будет равным (y1 = 0, y2 = 1). Считая, что указанное состояние соответствует нулевому значению хранящегося в ней бита информации, можно принять, что входное слово (x1 = 1, x2 = 0) записывает в схему нулевое значение.

  3. Аналогично входное слово (x1 = 0, x2 = 1) переводит схему в единичное состояние ( y1 = 1, y2 = 0 ).

  4. При подаче на вход схемы слова (x1 = 1, x2 = 1) согласно системе уравнений, описывающей её состояние, выходное слово должно принять значение ( y1 = 0, y2 = 0 ), а после снятия входного слова – значение слова Y определить невозможно, т.к. результаты для отдельных его разрядов вступают в противоречие.

Выводы.

Входная комбинация Воздействие на схему

x1 = 0, x2 = 0 сохраняет состояние.

x1 = 1, x2 = 0 переводит в состояние «0»

x1 = 0, x2 = 1 переводит в состояние «1»

x1 = 1, x2 = 1 запрещено.

Данная схема служит для записи и хранения одного бита информации, а схемы данного класса называются триггерами.