Комбинационные устройства

Классификация элементов и узлов

Все современные вычислительные машины строятся на интегральных схемах. Их сложность характеризируется степенью функциональной интеграции.

Интегральная микросхема — это полностью функционально законченная электронная схема, выполненная в едином технологическом цикле, изготовленная в одном корпусе с общей герметизацией и защитой от механических воздействий.

В зависимости от сложности интегральные схемы подразделяются на:

· ИС — интегральные схемы (до 10 активных элементов на одном кристалле).

· СИС — средние интегральные схемы (до 100 активных элементов на одном кристалле).

· БИС — большие интегральные схемы (до 1000 активных элементов на одном кристалле).

· СБИС — сверхбольшие интегральные схемы (более 1000 активных элементов на одном кристалле)

· УБИС — ультра большие интегральные схемы (до миллиона и более активных элементов на одном кристалле).

Функционально микросхемы могут соответствовать узлу или устройству, но каждая из них состоит из логических элементов.

Элементы — это наименьшие функциональные части, предназначенные для обработки единичных сигналов, соответствующих битам информации.

Узлы или блоки обеспечивают одновременную обработку группы сигналов — машинных слов.

Устройства предназначены для выполнения отдельных машинных операций.

Элементы ЭВМ можно классифицировать по различным признакам: по типу сигналов; по функциональному назначению, технологии их изготовления и так далее.

Кроме перечисленных признаков цифровые элементы подразделяются на синхронные и асинхронные.

В синхронных устройствах начало выполнения каждой микрооперации четко фиксируется во времени поступлением синхронизирующего (тактового) сигнала. Эти сигналы имеют вид импульсов, последовательность которых вырабатывается специальным генератором тактовых импульсов, входящим в состав системы.

В асинхронных устройствах отсутствуют принудительные синхронизирующие сигналы и устройство работает естественным путем с приходом информационных управляющих сигналов. Но из-за различной скорости срабатывания различных устройств в асинхронных устройствах возможны ложные срабатывания, поэтому приходится усложнять структуру устройства включением дополнительных схем – индикаторов окончания микрооперации.

В зависимости от требований технического задания в цифровых устройствах реализуется и синхронный и асинхронный принцип работы.

По виду передачи сигналов различают последовательный и параллельный коды передачи и представления информации в ЭВМ.

При последовательном коде передачи данных используют одиночные шины, в которых сигналы, соответствующие отдельным сигналам, разнесены во времени. Обработка такой информации производится последовательно разряд за разрядом.

Параллельный код отображения и передачи информации предполагает одновременную фиксацию всех разрядов данных на различных шинах, то есть параллельный код данных развернут в пространстве. Это дает возможность ускорить обработку во времени, но затраты на аппаратные средства возрастают пропорционально числу обрабатываемых разрядов.

В цифровых устройствах используют и параллельно-последовательные коды представления информации. При этом информация передается частями, части поступают на обработку последовательно, а каждая часть данных представляется параллельным кодом.

По принципу логического функционирования узлы и блоки цифровых систем делятся на два класса: комбинационные и последовательностные (схемы с памятью).

Комбинационные блоки и узлы не обладают памятью, их логическое состояние однозначно определяется комбинацией входных переменных имеющихся в данный момент времени.

Последовательностные узлы и блоки обладают памятью. Они способны принимать и хранить код двоичной цифры.

Эти схемы не обладают памятью, но обладают высоким быстродействием и широко используются в цифровых системах. К ним относятся дешифраторы и шифраторы, комбинационные сумматоры, мультиплексоры и демультиплексоры и т. д.

5.2.1 Дешифратор — это логическая схема, содержащая n входов и 2ⁿ выходов и преобразующая n-разрядное двоичное слово в соответствующий управляющий сигнал, возникающий только на одном из его выходов.

Например:

Если слово на входе имеет код 101, то единичный сигнал будет только на пятом выходе, а на остальных будут логические 0.

Дешифраторы используются для преобразования двоичного кода в десятичный.

Структурная схема дешифратора на логических элементах И, НЕ

Дата добавления: 2014-11-09