Операционные элементы

1. Комбинационные ОЭ
(без памяти)

а) Преобразователи кодов

шифратор

преобразует сигнал на одном

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

CD

1
2
4
8

x0

x9

y0

y3

Пример: десятично-двоичный
coder

веса

Простейшая схема на элементах ИЛИ

дешифратор

преобразует n-разрядный входной код в сигнал только на одном из

DC

Пример: 2-х разрядный
decoder

x0

x1

y0

y3

б) Коммутаторы

мультиплексор

пропускает сигнал только с одного из указанных входов

MX

n входов

демультиплексор

посылает входной сигнал на указанный выход

DMX

A0

A1

x

y0

y3

в) Арифметические устройства

компаратор

Сравнивает два числа. Результат отображается лог. 1 на

сумматор

Складывает несколько чисел.
Двоичный сумматор используется также для операций вычитания, умножения

Одноразрядный сумматор с переносом

2. Триггеры
а) Триггер – это ОЭ, имеющий два устойчивых выходных состояния.

Trigger

Устойчивость вызвана наличием обратных связей – выход одного замыкается на вход

R – reset
S – set

– прямой выход

– инверсный выход

Состояние RS-триггера –

в) Триггер переключается только при определённых комбинациях входных сигналов.

Пример:
RS-триггер

Q0 – текущее

* – оба выходных сигнала нулевые:

комбинация R=S=1 запрещённая

После R=S=1 RS-триггер переходит

У RS-триггера есть четыре режима работы:
хранение информации
запись нуля
запись

RS-триггер является базовым элементом ЛУ с памятью

г) Триггеры без запрещённых комбинаций

JK-триггер

D-триггер (delay)

T-триггер (делитель ν)

д) Синхронизация

Триггер называется синхронным, если меняет состояние только при подаче импульса

Синхронизация

статическая - по плато

динамическая
- по фронту

Плато

Фронт передний

С

t

Фронт задний

3. Последовательностные ОЭ

а) Регистр – хранит и (или) преобразует многоразрядные двоичные

параллельный RG – триггеры не зависят друг от друга

D
C

T

D
C

T

D
C

T

При С=1

Используются в кэшах

последовательный RG – выход каждого триггера идёт на вход следующего

D
C

T

D
C

T

D
C

T

динамическая

Фронт делают узким настолько, чтобы сигнал успел пройти не более одного

Каждый синхроимпульс сдвигает код числа на один разряд

1000
0100
0010
0001

Н-р:

сдвигающий
регистр

Для записи N-разрядного числа нужно N тактов.

А для чтения достаточно одного такта!

Сдвиговым RG можно преобразовать последов. код

универсальный RG – может записывать и выдавать числа как в

Вывод:
благодаря своей многофункциональности регистры стали одними из самых распр. ОЭ

б) Счётчик – запоминает кол-во Nf пришедших фронтов.

Состоит из цепочки триггеров,

§4. Микросхемы памяти

1) Виды ЗУ
ОЗУ – оперативные
ПЗУ – постоянные

Сравнение:

Э - затраты энергии при хранении
Б, М – быстро, медленно

Для ППЗУ также указывают
гарантийное время хранения
допустимое число циклов перезаписи

2) Физика элементов памяти (ЭП)

ЭП хранит 1 бит

Электрические элементы

Металл Диэлектрик Полупров.
(MOS)
С – стираемое, статическое
ПВ – произвол. выборка
Д –

Магниторезистивные элементы и чипы

Фазопеременные элементы и чипы

Оптические элементы: бистабильность?

0Ú1?

64 слова по 64 бита (512 байт)
на 1 мкм2 ?

Память ЭВМ приблизилась по плотности к человеческой

3) Организация МП

а) Логическая:
- N ячеек по n разрядов

Страница – область памяти фиксированного размера
(н-р, 4 Кбайт, 2, 4 Мбайт)
Нужны

Накопитель – матрица из ЭП

Адрес ЭП: номер строки и номер

Адрес ЭП вычисляется контроллером памяти и поступает в регистр адреса

адреса строк и столбцов подаются на дешифраторы

Накопитель

деш. столбцов

деш. строк

регистр
адреса

режимы работы ЭП
- хранение: отключается от входов и выходов
- чтение: