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

схеме рис. 4.38,Э, существенно меньше и равна 2/3.я, где (З.э— за­ держка распространения сигналов в элементах И — НЕ. Для по­ строения его требуется меньше логических элементов И — НЕ, чем для схемы рис. 4.38, а.

В машинах, строящихся на интегральных схемах, широкое при­ менение находят триггеры с внутренней задержкой переключения, имеющие по одному кодовому входу. Примеры функциональных схем таких триггеров приведены на рис. 4.39, а и д. В этих схемах нет обратных связей с выходов на логические схемы входных сту­ пеней. Поэтому они работают как линии задержки кодовых сигна­

версным сигналом иа отключается от входного. Входной триггер переключается сигналами ик по прин­

ципу без предварительной установки в нулевое состояние. Для этого на входе установки триггера в нулевое состояние включен дополнительный инвертор, формирующий инверсное значение вход­ ного кодового сигнала. Прямой сигнал ик подается непосредст­ венно во входную цепь установки триггера в единичное состояние. Процессы, происходящие в триггере при поступлении на вход сиг­ нала ик= 1, поясняются временной диаграммой на рис. 4.39,6. Согласно таблице переходов (табл. 4.5) каноническое уравнение триггера имеет вид

Qt+\ — V Qf (4.21)

Этот триггер также является полностью определенным эле­

При подстановке в (4.21) переменной qt вместо ик в правой части получается выражение через операции конъюнкции и дизъ­ юнкции операции отрицания равнозначности

которая реализуется сумматором по mod 2. Такой сумматор полу­

условных изображениях рис. 4.39, в и г триггеры типа обычной линии задержки сокращенно названы TrD.

Схема на рис. 4.39, д по принципу последовательного переклю­ чения логических элементов аналогична схеме на рис. 4.38, д. При­ мер ее работы при поступлении на вход очередного кодового сиг­

рис. 4.39,а, однако она имеет меньшую задержку 4 переключения триггера выходной ступени. Для реализации ее требуется меньше логических схем И — НЕ.

Достоинством триггеров типа TrD является то, что они прини­ мают информацию по одному входу независимо от схемы вклю­ чения. Это способствует уменьшению в устройствах машин коли­ чества межсхемных соединений.

Н е с и м м е т р и ч н ы е т р и г г е р ы

Несимметричные триггерные схемы могут быть с неуправляе­ мыми и управляемыми обратными связями. Примером несимме­ тричного триггера с неуправляемой обратной связью является лю­ бая спусковая схема с одним устойчивым состоянием (одновибратор). В такой схеме время запоминания определяется временем перезаряда конденсатора в цепи обратной связи. Принципы по­ строения таких схем можно найти в любой книге по импульсной технике.

Несимметричные триггеры с управляемыми обратными связями строятся из универсальных логических элементов. Их принцип действия основан на том, что схема специальным управляющим сигналом заданное время держится в состоянии, соответствую­ щем поступившему на вход коду. Примеры функциональных схем таких несимметричных триггеров приведены на рис. 4.40.

Схема на рис. 4.40, а выполнена на логическом элементе И — ИЛИ — НЕ. В ней прием кодовых сигналов ик синхронизируется сигналами ис. Управляемая обратная связь осуществляется через схему совпадения, на один вход которой подается сигнал с пря­ мого выхода q триггера, а на другой — сигнал управления обрат­ ной связью и0.с. Для получения прямого выхода q сигнал с выхо­

да q инвертируется дополнительным инвертором. Как показано на временной диаграмме рис. 4.40,6, триггер хранит принятую ин­ формацию до тех пор, пока присутствует сигнал и0.с. Канониче­ ское уравнение такого триггера имеет вид

Схема на рис. 4.40, в реализуется на элементах ИЛИ—НЕ, кото­ рые могут быть выполнены, например, по типу схем с непосред­ ственными связями. Временная диаграмма работы этого триггера приведена на рис. 4.40, г. Его каноническое уравнение соответст-

146

Рис. 4.39. Универсальные триггеры с одним кодовым входом?

6*

вует (4.23). Применительно к данным элементам и инверсиям входных сигналов оно будет иметь вид

Несимметричные триггеры с управляемыми обратными связя­ ми применяются в схемах высокого быстродействия.

§ 4.8. Понятие о построении системы элементов

Любая система элементов, предназначенная для построения электронной цифровой вычислительной машины, содержит логиче­ ские, запоминающие и формирующие элементы.

Как известно из теории цифровых автоматов, набор логиче­ ских элементов должен быть функционально полным, а среди за­ поминающих элементов должен быть хотя бы один, обладающий полной системой переходов и выходов.

Совокупность таких логических и запоминающего элементов об­ разует функционально полную систему элементов, обеспечиваю­ щую возможность синтеза схем любого сколь угодно сложного цифрового автомата с памятью.

При реализации синтезированных схем обычно оказывается недостаточным наличие только логических и запоминающих эле­

148

ментов. Объясняется это тем, что в различных устройствах ма­ шины, особенно в таких, как запоминающие и устройства ввода и вывода информации, часто требуется формировать нестандартные для данной машины сигналы. При этом приходится решать одну из следующих задач:

— специальное усиление стандартных и нестандартных сигна­ лов по амплитуде или мощности с одновременным обеспечением необходимых длительностей фронтов в случаях статических сиг­ налов и фронтов и сигналов в целом в случаях импульсных сиг­ налов;

— уменьшение (ограничение) стандартных и нестандартных сигналов по амплитуде или мощности.

Для решения этих задач в системы элементов дополнительно включают различные усилители, формирователи, ограничители и т. д., в общем случае объединяемые названием «формирующие элементы».

Функционально полная система элементов, дополненная фор­ мирующими элементами и тем самым обеспечивающая построение всех устройств машины, называется технически полной.

Системы элементов обычно формируются из однотипных по ис­ пользуемым деталям и приборам элементов. Для этих элементов определяются стандартные управляющие и кодовые сигналы.

В зависимости от характера выходных сигналов элементов, со­ ставляющих системы, системы элементов делятся на статические, импульсные, статико-импульсные.

Импульсные и статико-импульсные системы элементов приме­ нялись для построения машин первого и второго поколений. В ма­ шинах третьего поколения, строящихся на интегральных схемах, в основном применяются системы статических (потенциальных) элементов.

В системах интегральных элементов их функционально полные логические наборы формируются на основе универсальных схем типа ИЛИ — НЕ, И — НЕ или И — ИЛИ — НЕ. Реализуемые ими логические функции являются функционально полными. Типо­ вой модуль интегральной схемы может содержать одну, две и более схем таких универсальных элементов, называемых базовы­ ми. Для расширения входных логических схем базовых элементов они дополняются вспомогательными логическими элементами, на­ зываемыми расширителями. В отдельных типовых модулях инте­ гральных схем размещают также один, два и более расширителей типа И — ИЛИ, И и т. п. Расширители выполняются на различ­ ное количество входов. Получающаяся функциональная избыточ­

4.26и 4.29.

Втиповых модулях размещаются также триггеры. В составе

149