КЛАССИФИКАЦИЯ ЦИФРОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Все цифровые элементы делятся на 2 класса: комбинационные схемы (КС) и последовательные схемы. Комбинационные схемы не зависят от времени; состояние выходов однозначно определяется только комбинацией входных сигналов: F1 = f (X1,..., Xn) .

Примеры КС: логические; комбинационный сумматор (SM), шифраторы, дешифраторы (DS - на выходе - унитарный код: 001000 или 110111), мультиплексор (MUX - коммутатор - коммутирует один из входов на выход), демультиплексор (DMX).

Последовательносные схемы - схемы с предысторией и памятью, состояние выходов у которой определяется комбинацией входных сигналов и их комбинацией в предыдущие моменты времени.

Примерыпоследовательносных схем: триггеры (T); регистры (RG); счётчики (CT), элементы памяти.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕМЕНТОВ ЭВМ:

1.быстродействие (число команд, выполняемых ЭВМ за одну секунду)

2.надёжность (способность ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени)

3.наличие памяти (оперативной, внешней) и её объём (возможно, скорость)

4. производительность (объем работ, осуществляемых ЭВМ в единицу времени)

5. точность (возможность различать почти равные значения)

6. достоверность (свойство информации быть правильно воспринятой)

7. потребляемая мощность

Надёжность всей системы в целом зависит от произведения надёжности всех входящих в неё элементов, который априори меньше единицы.

При заключении схемы в кристалл, надёжность определяется только самим кристаллом (тем самым повышая процент надёжности).

2.Переключательная характеристика цифрового элемента. Понятие Базиса. Таблицы Истинности, Прямые и инверсные входы и выходы логических элементов. УГО элементов.

Увеличение запаса надёжности ухудшает быстродействие (т.е. время переключения).

Чем больше запас, тем больше нужно затратить «сил» (энергии) на переключение. Основное потребление энергии происходит как раз в момент переключения.

Базис – совокупность элементарных логических функций, с помощью которой можно выразить любую логическую функцию.

Базисы:

А) И, ИЛИ, НЕ

Б) Штрих Шеффера (И-НЕ)

В) Стрелка Пирса (ИЛИ-НЕ)

УГО элементов:

И:

ИЛИ:

НЕ:

И-НЕ (штрих Шеффера):

ИЛИ-НЕ (Стрелка Пирса):

Исключающее ИЛИ (XOR):

Для общего случая, на УГО, входы элементов могут быть слева/сверху, а выходы - справа/снизу. Входы и выходы нумеруются сверху вниз. Обычно номера входов не подписываются, но подразумеваются. Но если будет принципиальная схема (т.е. - до микросхем), то на входах и на выходах ставятся ножки микросхем.

Входы бывают:

· прямой вход (если это не информационный, а исполнительный вход, то активным является высокий уровень);

· инверсный вход (при нуле разрешается работа выхода - активным является низкий уровень - "0");

Прямой и инверсный динамические входы отличаются фронтом исполнения. Прямой - исполнение при переходе из 0 в 1; инверсный - при переходе из 1 в 0. Такой фронт у регистров, счётчиков и т.д.