Защелки

Память

Память является необходимым компонентом любого компьютера. Без памяти не было бы компьютеров, по крайней мере таких, какие есть сейчас. Память исполь­зуется как для хранения команд, которые нужно выполнить, так и данных. В сле­дующих разделах мы рассмотрим основные компоненты памяти, начиная с уровня вентилей. Мы увидим, как они работают и как из них можно получить память боль­шой емкости.

Чтобы создать один бит памяти, нам нужна схема, которая каким-то образом «за­поминает» предыдущие входные значения. Такую схему можно сконструировать из двух вентилей НЕ-ИЛИ, как показано на рис. 3.21, а. Аналогичные схемы мож­но построить из вентилей НЕ-И. Мы не будем упоминать эти схемы в дальнейшем, поскольку они, по существу, идентичны схемам с вентилями НЕ-ИЛИ.

А	В	НЕ-ИЛИ

Рис. 3.21. Защелка НЕ-ИЛИ в состоянии 0 (а); защелка НЕ-ИЛИ в состоянии 1 (б); таблица истинности для функции НЕ-ИЛИ (в)

Схема, изображенная на рис. 3.21, а, называется SR-защелкой. У нее есть два входа: S (setting — установка) и R (resetting — сброс). У нее также есть два компле­ментарных¹ (дополнительных) выхода: Q и Q. В отличие от комбинационной схе­мы, выходные сигналы защелки не определяются текущими входными сигналами.

Чтобы увидеть, как это осуществляется, предположим, что S=0 и R=0 (вообще они равны 0 большую часть времени). Чтобы провести доказательство, предполо­жим также, что Q=0. Так как Q возвращается в верхний вентиль НЕ-ИЛИ и оба входа этого вентиля равны 0, то его выход, Q, равен 1. Единица возвращается в ниж­ний вентиль, у которого в итоге один вход равен 0, а другой — 1, а на выходе получа­ется Q=0. Такое положение вещей, по крайней мере, состоятельно (рис. 3.21, а).

От англ. complementary — дополняющий. — Примеч. пер.

164 Глава 3. Цифровой логический уровень

А теперь давайте представим, что Q=l, a R и S все еще равны 0. Верхний вен­тиль имеет входы 0 и 1 и выход Q (то есть 0), который возвращается в нижний вентиль. Такое положение вещей, изображенное на рис. 3.21, б, также состоятель­но. Положение, когда оба выхода равны 0, несостоятельно, поскольку в этом слу­чае оба вентиля имели бы на входе два нуля, что привело бы к единице на выходе, а не к нулю. Точно так же невозможно иметь оба выхода равных 1, поскольку это привело бы к входным сигналам 0 и 1, что вызывает на выходе 0, а не 1. Наш вывод прост: при R=S=0 защелка имеет два стабильных состояния, которые мы будем называть 0 и 1 в зависимости от Q.

А сейчас давайте рассмотрим действие входных сигналов на состояние защел­ки. Предположим, что S принимает значение 1, в то время как Q=0. Тогда входные сигналы верхнего вентиля будут 1 и 0, что приведет к выходному сигналу Q=0. Это изменение делает оба входа в нижний вентиль равными 0 и, следовательно, выходной сигнал равным 1. Таким образом, установка S на значение 1 переключа­ет состояние с 0 на 1. Установка R на значение 1, когда защелка находится в состо­янии 0, не вызывается изменений, поскольку выход нижнего вентиля НЕ-ИЛИ равен 0 и для входов 10, и для входов 11.

Используя подобную аргументацию, легко увидеть, что установка S на значе­ние 1 при состоянии защелки 1 (то есть при Q=l) не вызывает изменений, но уста­новка R на значение 1 приводит к изменению состояния защелки. Таким образом, если S принимает значение 1, то Q будет равно 1 независимо от предыдущего со­стояния защелки. Сходным образом переход R на значение 1 вызывает Q=0. Схе­ма «запоминает», какой сигнал был в последний раз: S или R. Используя это свой­ство, мы можем конструировать компьютерную память.

Дата добавления: 2013-12-13