Файл: Дроздов Е.А. Многопрограммные цифровые вычислительные машины.pdf

переключающих транзисторов Т1 и Т4. Эти транзисторы включены параллельно транзисторам Т2 и ТЗ, на которых выполнен триггер. Если, например, триггер находится в нулевом состоянии (транзи­ стор Т2 открыт, а ТЗ закрыт), то при подаче сигнала положитель­ ной полярности на базу транзистора Т4 последний открывается, потенциал на его коллекторе понижается, что через резистор Кб вызывает запирание транзистора Т2. Повышение потенциала на коллекторе транзистора Т2 вызывает отпирание транзистора ТЗ. По окончании переходных процессов триггер оказывается в еди­ ничном состоянии. В этом состоянии он будет находиться до тех

Рис. 4.32. Триггер на транзисторных элементах ИЛИ — НЕ:

а — принципиальная схема; б — функциональная схема; в — условное изобра­ жение простого триггера с кодовыми входами

пор, пока не поступит сигнал У«0». Для обеспечения надежного переключения входные сигналы по длительности должны превос­ ходить время переходных процессов в триггере.

Таким образом, при поочередной подаче сигналов У«1» и У«0» триггер последовательно переключается из одного состояния в другое. Функциональная схема и условное изображение такого триггера с раздельными (кодовыми) входами показаны на рис. 4.32,6, в. Как следует из принципиальной и функциональной схем, данный триггер может быть очень про.сто выполнен на эле­ ментах ИЛИ — НЕ, подобных изображенным на рис. 4.22, а, 4.23 и 4.25. Для этого необходимо в парах элементов того или иного типа осуществить соединения согласно схеме рис. 4.32, а.

Рассмотренный триггер представляет собой элементарный ав­ томат, функционирующий в соответствии с таблицей переходов (табл. 4.2). Этот автомат является частичным, поскольку он опре­ делен не на всех наборах входных переменных. Набор, соответ­

137

ходов, так как для перевода в каждое из устойчивых состояний

Согласно табл. 4.2 каноническое уравнение переходов триггера

Рис. 4.33. Функциональные схемы триггеров на элементах И — НЕ (а) и И — ИЛИ — НЕ ( б )

Аналогично рассмотренному можно строить триггеры на эле­ ментах И — НЕ и И — ИЛИ — НЕ. Функциональные схемы таких триггеров изображены на рис. 4.33, а, б. Триггер на рис. 4.33, а функционирует в соответствии с таблицей переходов (табл. 4.3). Его каноническое уравнение переходов

ИЛИ — НЕ приведен на рис. 4.34, а. Данный триггер выполнен на

138

универсальных диодно-транзисторных элементах, подобных изо­ браженному на рис. 4.18. В нем переключающие сигналы пода­ ются на базы транзисторов Т1 и Т2 через входные диодные цепи. Через диодные цепи также осуществлены положительные обратные связи. Как и в схеме, изображенной на рис. 4.32, а, для надеж­ ного переключения входные сигналы по длительности должны превосходить время переходных процессов в триггере.

Рис. 4.34. Триггер на диодно-транзисторных элементах И — ИЛИ — НЕ:

уровня, обозначенными логическими переменными и0 и щ\ входы У«0»П и У«1»П, на которые подаются переключающие сигналы высокого уровня, обозначенные логическими перменными моп

И

Управляющее воздействие, оказываемое на триггер через вхо­ ды второго типа, преобладает над воздействием через входы пер­ вого типа. Это означает, что при одновременной подаче, например,

139

сигналов «ш и «о триггер установится в единичное состояние и

останется в нем, если по длительности сигнал на входе У«0» не превосходит сигнал на входе У«1»П. Преобладающие входы и со­ ответствующие им сигналы отмечены буквой П.

Каноническое уравнение переходов такого триггера

Если управление приемом информации в триггеры осуще­ ствляется с помощью специальных или просто синхронизирующих сигналов, то на их входах включают вентильные схемы. Примеры синхронизируемых триггеров на элементах И — НЕ и ИЛИ — НЕ

рые запускающие сигналы могут проходить только в моменты дей­ ствия синхронизирующих сигналов, выполнены также на элементах

ное изображение триггера с кодовыми входами У«1», У«0» и вхо­

В ЦВМ триггерные запоминающие элементы используются для построения узлов, предназначенных для временного хранения п-разрядных двоичных кодов. Такие узлы, называемые регистра­ ми, рассматриваются в следующей главе. Помимо отдельных ре­ гистров, используемых в различных устройствах, в машинах на интегральных схемах применяют регистровые запоминающие устройства, обычно имеющие небольшую емкость, но обладающие высоким быстродействием.

Прием и выдача информации из триггеров, применяемых в ре­ гистрах и запоминающих устройствах, осуществляются через спе­ циально включаемые входные и выходные вентильные схемы. С единичного и нулевого выходов триггера значение хранимой двоичной цифры может быть выдано соответственно в прямом или инверсном коде.

140

На триггерах строятся также счетные схемы. Для этой цели могут применяться как триггеры с раздельными входами У«0» и У«1», так и специальные триггеры со счетными входами. Особен­ ность работы последних состоит в том, что при последовательной подаче запускающих сигналов на счетный вход такой триггер последовательно переходит из одного устойчивого состояния в другое, т. е. является счетчиком по mod 2.

Рис. 4.36. Синхронизируемый триггер со счетным входомз

На интегральных схемах триггеры со счетными входами строятся двухступенчатыми, содержащими по два триггера с кодовыми входами. Функциональная схема и условное изобра­ жение одного из вариантов таких счетных триггеров приведены на рис. 4.36, а и б.

Данный сложный триггер состоит из двух простых синхрони­

зируемых триггеров. Выходы q и q правого триггера соединены пе­ рекрестными связями с входами входных элементов И — НЕ ле­ вого триггера. На другие входы этих элементов подаются инфор­ мационные считаемые сигналы иСч и синхронизирующие сигна­ лы ис. Управляющие входом перекрестные обратные связи выпол­ няются внутри модуля интегральной схемы. Сигналы с выходов q'

141

и q' левого триггера вместе с инвертированными синхронизирую­

щими сигналами иа подаются на входы входных вентилей правого триггера.

С одновременным приходом сигналов исч и ис (рис. 4.36, в) вна­ чале переключается в очередное состояние левый триггер. Состоя­ ние, в которое он должен переключиться, указывается сигналами с

выходов q и q триггера второй ступени. Этот триггер выполняет роль элемента, запоминающего предыдущее состояние всей схемы на время действия сигнала «с. Через перекрестные обратные связи удерживается в открытом состоянии только тот элемент И — НЕ, через который триггер первой ступени будет устанавливаться в очередное состояние. Чтобы во время перехода в новое состояние триггера первой ступени второй триггер сохранял предыдущее

состояние, его входные вентили запираются сигналом ис.

По окончании сигнала ис триггер второй ступени сигналом q'

или q' устанавливается в то же состояние, в которое перешел пер­ вый триггер под действием очередного сигнала исч. Если входные логические переменные на счетном и синхронизирующем входах обозначить, как показано на схеме, через исч и ис, а состояния всей схемы в моменты времени t и £+1 через qt и qt+ь то кано­ ническое уравнение переходов данного сложного триггера будет иметь вид

<7/+1 — 9/цсчггс V сч^с- (4.19)

Триггер со счетным входом является вполне определенным эле­ ментарным автоматом. Интервал времени между моментами t и 2+1 больше периода следования синхронизирующих сигналов или равен ему.

Наличие в рассмотренном триггере дополнительной запоми­ нающей ступени, обусловливающей задержку t3 (рис. 4.36, в) пе­

входом сокращенно будем обозначать как TrDCn*.

Кроме счетного входа двухступенчатый счетный триггер может иметь еще и раздельные кодовые входы. Для этого, например, в схему на рис. 4.36, а следует дополнительно включить еще два элемента И — НЕ, объединив их выходы по схеме ИЛИ с выхо­ дами элементов, с помощью которых реализован счетный вход. Условное изображение такого счетного триггера с расширенной входной логикой (сокращенно ТгПСчР) дано на рис. 4.37. На входы в ТгОСчР накладывается ограничение: U\U0 = U\U34 = и0исч= = «iUo«c4 = 0.- Поэтому такой триггер относится к частичным эле­ ментарным автоматам.

* Подобные сокращенные обозначения используются только в данной главе при анализе различных структур сложных триггерных схем. В последующих гла­ вах в изображениях триггеров указываются только типы входов. Способы орга­ низации этих входов не раскрываются.

142

В интегральном исполнении выпускаются также триггеры со ступенями внутренней задержки переключения, имеющие особые кодовые входы. Примеры функциональных схем таких триггеров приведены на рис. 4.38, а и д. Особенность кодовых входов этих триггеров заключается в том, что путем простого соединения, как

руют на входные сигналы согласно таблице переходов (табл. 4.4). Как следует из таблицы, эти триггеры относятся к вполне опреде­ ленным автоматам. Каноническое уравнение переходов, соответ­ ствующее этой таблице, будет иметь вид

Триггеры с внутренней задержкой и управляемыми кодовыми входами сокращенно обозначим TrDK. Несмотря на общность

элементов. Это, в свою очередь, позволяет не отключать на время действия входных сигналов ступень триггера, запоминающую пре­ дыдущее состояние, как в рассмотренных выше схемах с задерж­ кой. В исходном состоянии перед очередным запуском триггера и1= мо = 1- Из сравнения временных диаграмм (рис. 4.38,6 и е) видно, что задержка t3 переключения триггера, построенного по

143