Основы элементной базы эвм Логические элементы
Ранеее было сказано что основными (базовыми) операциями булевой алгебры (алгебры логики) служат И (АND), ИЛИ (OR) и НЕ (NOT). О приоритете (И К Д)
К основным логическим элементам современных ЭВМ относятся электронные схемы, реализующие операции И, ИЛИ, НЕ а также И - НЕ, ИЛИ – НЕ и др., а также триггер.
С помощью этих схем можно реализовать любую логическую функцию, описывающую работу устройств ЭВМ. Обычно у них бывает от одного до восьми входов и один или два выхода.
Входные и выходные сигналы, соответствуют двум логическим состояниям в логических элементах – 1 и 0
Каждый логический элемент имеет свое условное обозначение.
Работу логических элементов описывают с помощью таблиц истинности.
Конъюнкция (логическое умножение).
Соответствующие выражения языка:
Х и Y
Х вместе с Y
Х несмотря на Y
Х в то время, как Y
как Х так и Y
f (x,у) = x & у
Таблица истинности для конъюнкции
x |
y |
f |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
В ЭВМ операция конъюнкции физически реализуется стандартным логическим элементом «и» - конъюнктером.
2) Дизъюнкция (логическое сложение).
Соответствующие выражения языка:
Х или Y
Х или Y или оба
f (x,у) = x у
Построим таблицу истинности для дизъюнкции.
x |
y |
x у |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
В ЭВМ операция дизъюнкции физически реализуется стандартным логическим элементом «или» - дизъюнктером.
: 3) Инверсия (логическое отрицание).
Соответствующие выражения языка:
Не «х»
неверно, что «х»
_
f (x) = x
Построим таблицу истинности для инверсии.
x |
f |
0 |
1 |
1 |
0 |
В ЭВМ операция инверсии физически реализуется стандартным логическим элементом «не» – инвертором.
Реализуя первые три операции, можем построить любое устройство компьютера
Функциональные узлы
Основной ячейкой памяти является устройство, которое может хранить бит информации сколь угодно долго и может по команде принимать или выдавать этотб бит. Такие устройства называются триггерами.
Основу любого триггера составляет кольцо из двух инверторов. Его принято изображать в виде так называемой защелки.
Самый распространенный тип триггера, так называемый RS-триггер (см слайд)
(S и R от от английских слов set –установка, reset – сброс). Принципиальная схема этого триггер а содержит защелку (два элемента И-НЕ или ИЛИ-НЕ), а также два раздельных входа управления. В зависимости от используемых элементов можно полчить триггеры с прямыми входами или с инверсными входами.
Для триггера с прямыми входами таблица истинности будет иметь вид
-
Вход
Выходы
R
S
Q
0
0
Без изменений
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
Не определено
Поскольку один триггер может запомнить только один разряд двоичного кода, то для запоминания байта нужно восемь триггеров. Современные микросхемы содержат миллионы триггеров.
Триггер служит основой для построения функциональных узлов, способных хранить числа, осуществлять их передачу и выполнять сними специальные операции, такие устройства называются регистрами.
На основе регистров выполнены устройства, производящие основные логические и арифметические операции над числовыми данными (Называются арифметически-логическими устройствами –АЛУ)