Моделирование памяти. Триггер

Все рассмотренные ранее логические устройства только преобразовывали информацию, представленную в виде нулей и единиц. Однако, можно научить логическое устройство запоминать информацию, хранить и вспоминать её при необходимости. Такому устройству дали название триггер. Существует много разновидностей триггеров в зависимости от комбинации сигналов, управляющих их переключением. Мы рассмотрим лишь три из них: Т-триггер, RS-триггер и D-триггер.
Рассмотрим диаграмму работы Т-триггера:

Состояние выхода Т-триггера меняется на противоположное при поступлении на его вход счётного сигнала Т=1 и сохраняется неизменным при Т=0. Следовательно, Т-триггер имеет два устойчивых режима выходных сигналов:

Эти два режима для всех видов триггеров называются состояниями. Режим, когда истинный выходной сигнал равен 1, называется состоянием установки, а второе (когда он равен 0) - состоянием сброса. Говорят, что триггер установлен, если он приведён в состояние установки, и сброшен, если он приведён в состояние сброса. Состояние Т-триггера меняется, если на его единственный вход подаётся “1”.
RS-триггер имеет два управляющих входа R и S, на которые подаются сигналы установки S и сброса R:

Таким образом, триггер оказывается в состоянии установки, если S=1 и R=0, и в состоянии сброса, если S=0 и R=1. При S=0 и R=0 триггер работает в режиме хранения, т.е. сохраняет ранее установленное состояние. Комбинация входных переменных S=1 и R=1 (установка и сброс одновременно) является запрещённой, так как может привести к неопределённому (непредсказуемому) состоянию выхода. Во избежание возникновения сбоев эту комбинацию исключают, поэтому она является нереализуемой.
Логическая схема RS-триггера выглядит так:

D-триггер моделирует память точнее всего. Он имеет только один входной сигнал, и его состояние определяется этим сигналом.

D-триггер переводится в состояние сброса, если на его входе логический 0, и в состояние установки, если на его входе логическая 1.
Итак, теперь вполне ясно, как в ЭВМ можно записать, сохранить и сбросить бит информации. То, что информацию компьютер хранит в байтах, а 1 байт составляют 8 бит, вы уже знаете. Следовательно, объединяя триггеры в группы (регистры), можно записывать, хранить и сбрасывать и большие объёмы информации.
Рассмотрим регистр, состоящий из трёх Т-триггеров. Он предназначен для запоминания и демонстрации трёх бит информации. Назовём его простейшим запоминающим устройством (ЗУ):

Пусть все три триггера установлены в “0” (Х1=Х2=Х3=0). Это значит, что ЗУ помнит и демонстрирует на выходах информацию вида “000”. Подадим на вход первого триггера “1” (Т1=1), тогда выходная информация изменит своё значение - “100”. Следовательно, можно одну информацию заменить другой и хранить её необходимое время, как бы уничтожив предыдущие значения из памяти.
Оперативная память часто конструируется в виде большого набора регистров, где, как правило, один регистр образует одну ячейку памяти, и каждая ячейка имеет свой номер.
Таким образом, компьютер - это комплекс различных технических устройств, предназначенных для решения информационно-логических и вычислительных задач, хранения и выдачи больших объёмов информации, а схемное проектирование их является одной из стадий изготовления этой неотъемлемой теперь части нашей жизни.