Узлы ЭВМ.

 Триггер – простейшее последовательностное устройство, которое может длительно находиться в одном из нескольких возможных устойчивых состояний и переходить из одного в другое под воздействием входных сигналов. Последовательностными называют такие логические устройства, выходные сигналы которых определяются не только сигналами на входах, но и предысторией их работы, то есть состоянием элементов памяти. Триггер — один из базовых элементов цифровой техники.
Триггерные схемы классифицируют по следующим признакам:

• способу приёма логических сигналов;
• функциональным возможностям;
• принципу построения;
• числу устойчивых состояний (обычно устойчивых состояний два, реже - больше);
• числу уровней — два уровня (высокий, низкий) в двухуровневых элементах, три уровня (положительный, ноль, отрицательный) в трёхуровневых элементах.

 По способу работы с сигналами различают асинхронные, синхронные и смешанные триггерные схемы, статические и динамические.

 Асинхронный триггер изменяет своё состояние непосредственно в момент появления соответствующего информационного сигнала.

 Синхронные триггеры реагируют на информационные сигналы только при наличии соответствующего сигнала на так называемом входе синхронизации С (от англ. clock). Этот вход также обозначают терминами «строб», «такт». Синхронные триггеры в свою очередь подразделяют на триггеры со статическим (статические) и динамическим (динамические) управлением по входу синхронизации С.

 Статические триггеры воспринимают информационные сигналы при подаче на вход С логической единицы (прямой вход) или логического нуля (инверсный вход).

 Динамические триггеры воспринимают информационные сигналы при изменении (перепаде) сигнала на входе С от 0 к 1 (прямой динамический С-вход) или от 1 к 0 (инверсный динамический С-вход).

 Статические триггеры в свою очередь подразделяют на одноступенчатые (однотактные) и двух-ступенчатые (двухтактные).

 В одноступенчатом триггере имеется одна ступень запоминания информации, а в двухступенчатом — две такие ступени. Вначале информация записывается в первую ступень, а затем переписывается во вторую и появляется на выходе. Двухступенчатый триггер обозначают ТТ.

 По структурному построению — однотактные (триггеры защёлки), двухтактные и триггеры с динамическим управлением. По способу реакции на помехи — прозрачные и непрозрачные. Непрозрачные, в свою очередь, делятся на проницаемые и непроницаемые. По функциональному назначению — RS, D, JK, T, RR, SS, EE, DV.

 При изготовлении триггеров применяются преимущественно полупроводниковые приборы (обычно полевые транзисторы), в прошлом — электронные лампы. В настоящее время логические схемы, в том числе с использованием триггеров, создают в интегрированных средах разработки под различные программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС)

 Используются в основном в вычислительной технике для организации компонентов вычислительных систем: процессоров, регистров, счётчиков, ОЗУ.

 По функциональным возможностям триггеры разделяют на следующие классы:

• с раздельной установкой состояния 0 и 1 (RS-триггеры). Если триггер является синхронным — добавляется вход синхронизации C.;
• универсальные (JK-триггеры);
• с приёмом информации по одному входу D (D-триггеры, или триггеры задержки);
• со счётным входом Т (Т-триггеры).

 Каждый тип триггера имеет собственную таблицу работы (таблицу истинности). Выходное состояние триггера обычно обозначают буквой Q. Индекс возле буквы означает состояние до подачи сигнала (t) или после подачи сигнала (t+1).

 Если триггер синхронный, то существует также дополнительный вход синхронизации. Для того, чтобы такой триггер учёл информацию на синхронных входах, на входе синхронизации необходимо сформировать активный фронт (обычно положительный фронт).

 Регистр — последовательностное логическое устройство, используемое для хранения n-разрядных двоичных чисел и выполнения преобразований над ними.

 Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами. Фактически любое цифровое устройство можно представить в виде совокупности регистров, соединённых друг с другом при помощи комбинационных цифровых устройств.

 Основой построения регистров являются D-триггеры.

 Типичными являются следующие операции:

• приём слова в регистр;
• передача слова из регистра;
• поразрядные логические операции;
• сдвиг слова влево или вправо на заданное число разрядов;
• преобразование последовательного кода слова в параллельный и обратно;
• установка регистра в начальное состояние (сброс).

 Регистры классифицируются по следующим видам:

• накопительные (регистры памяти, хранения);
• сдвигающие.

 В свою очередь сдвигающие регистры делятся:

• по способу ввода-вывода информации:
  • параллельные - запись и считывание информации происходит одновременно на все входы и со всех выходов;
  • последовательные - запись и считывание информации происходит в первый триггер, а та информация, которая была в этом триггере, перезаписывается в следующий - то же самое происходит и с остальными триггерами;
  • комбинированные;
• по направлению передачи информации:
  • однонаправленные
  • реверсивные.
• по основанию системы счисления;
  • двоичные
  • троичные
  • десятичные

 Дешифраторами называются комбинационные устройства, преобразующие n-разрядный двоичный код в логический сигнал, появляющийся на том выходе, десятичный номер которого соответствует двоичному коду.

 Дешифратор работает по следующему принципу: пусть дешифратор имеет N входов, на них подано двоичное слово x_N-1x_N-2...x₀, тогда на выходе будем иметь такой код разрядности меньшей или равной 2^N, что разряд, номер которого равен входному слову, принимает значение единицы, все остальные разряды равны нулю. Очевидно, что максимально возможная разрядность выходного слова равна 2^N. Такой дешифратор называется полным. Если часть входных наборов не используется, то число выходов меньше 2^N, и дешифратор является неполным.

 Часто дешифраторы дополняются входом разрешения работы E. Если на этот вход поступает единица, то дешифратор функционирует, в ином случае на выходе дешифратора вырабатывается логический ноль вне зависимости от входных сигналов

 Существуют дешифраторы с инверсными выходами, у такого дешифратора выбранный разряд показан нулем.

 Функционирование дешифратора описывается системой конъюнкций:

 Обратное преобразование осуществляет шифратор.

 Счётчик — устройство, на выходах которого получается двоичный (двоично-десятичный) код, определяемый числом поступивших импульсов. Счётчики могут строится на T-триггерах. Основной параметр счётчика — модуль счёта — максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счётчиком. Счётчики обозначают через СТ (от англ. counter).

 Счётчики классифицируют:

• по модулю счёта:
  • двоично-десятичные;
  • двоичные;
  • с произвольным постоянным модулем счёта;
  • с переменным модулем счёта;
• по направлению счёта:
  • суммирующие;
  • вычитающие;
  • реверсивные;
• по способу формирования внутренних связей:
  • с последовательным переносом;
  • параллельным переносом;
  • комбинированным переносом;
  • кольцевые;