Архитектура ЭВМ

  • 22 янв. 2013 г.
  • 17176 Слова
Архитектура ЭВМ и систем
Раздел 1 Основные функциональные элементы ЭВМ, часть 1
Рассмотрим некоторые схемы, составляющие основу элементной базы любого компьютера.
Дешифратор
Дешифратором называется комбинационная схема, имеющая n входов и 2n выходов и преобразующая двоичный код на своих входах в унитарный код на выходах. Унитарным называется двоичный код, содержащий одну и только однуединицу, например 00100000. Условно-графическое обозначение дешифратора на три входа приведено на рис. 1.1.


Рис. 1.1. Условно-графическое обозначение трехвходового дешифратора
Номер разряда, в котором устанавливается "1" на выходе дешифратора, определяется кодом на его входах. Ниже приведена таблица истинности трехвходового дешифратора (таблица 1.1).
Таблица 1.1.
Входы Выходы
2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7
00 0 1 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0
0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0
1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1
Реализация дешифратора в одноэлементном базисе "Штрих Шеффера" достаточно проста, так как таблица истинности для любого выхода имеет только одну единицу. На рис. 1.2 представлена схема формирования сигнала на одном извыходовдешифратора (сигнал f5 на выходе 5):


Рис. 1.2. Схема формирования сигнала на выходе 5 трехвходового дешифратора
Из представленной схемы видно, что фактически логику преобразования выполняет лишь элемент 2, в то время как элемент 1 служит для получения инверсии сигнала x1, а элемент 3 преобразует полученное на элементе 2 инверсное значение функции в прямое. Многие элементы хранения,например триггерные схемы, позволяют получать сигнал в парафазном коде, то есть имеют два выхода, на одном из которых сигнал имеет прямое, а на другом – инверсное значение. Это позволяет избавиться от элемента 1 в схеме. Если предположить, что значения выходных сигналов имеют инверсный вид по отношению к представленному в табл 1.1, то отпадает необходимость в элементе 3. В большинстве реальныхинтегральных микросхем реализованы именно дешифраторы с инверсными выходами. Обозначение такого дешифратора показано на рис. 1.3.


Рис. 1.3. Условно-графическое обозначение дешифратора с инверсными выходами
На выходах такого дешифратора образуется унитарный код, содержащий один и только один ноль. Например, если входные сигналы имеют значение 1102=610, то выходы дешифратора, представленного нарис. 1.3, будут находиться в состоянии 10111111, то есть выход 6 будет иметь значение, отличное от остальных выходов.
Дешифраторы широко применяются в различных устройствах компьютеров. Прежде всего, они используются для выбора ячейки запоминающего устройства, к которой производится обращение для записи или считывания информации. При этом часть разрядов адресного кода может дешифрироватьсядешифраторами, выполненными в виде отдельных интегральных схем, а другая часть разрядов (обычно младшая) дешифрируется с помощью дешифраторов, встроенных непосредственно в БИС запоминающего устройства. Кроме того, дешифраторы находят применение в устройстве управления для определения выполняемой операции, построения распределителей импульсов и в других блоках.
Шифратор
Шифратор – схема, имеющая 2n входов и nвыходов, функции которой во многом противоположны функции дешифратора (рис. 1.4). Эта комбинационная схема в соответствии с унитарным кодом на своих входах формирует позиционный код на выходе (таблица 1.2).


Рис. 1.4. Условно-графическое обозначение шифратора на 4 входа
Таблица 1.2.
Входы Выходы
3 2 1 0 1 0
0 0 0 1 0 0
0 0 1 х 0 1
0 1 x х 1 0
1 х x х 1 1

Триггер
Триггер – электронная схема,обладающая двумя устойчивыми состояниями. Переход из одного устойчивого состояния в другое происходит скачкообразно под воздействием управляющих сигналов. При этом также скачкообразно изменяется уровень напряжения на выходе триггера
Триггеры служат основой для построения регистров, счетчиков и других элементов, обладающих функцией хранения.
Главной частью любого...