1. ОБЩИЕ  ВОПРОСЫ  ЦИФРОВОЙ СХЕМОТЕХНИКИ

Цифровая логическая подсистема является полностью цифровой, если в ней  все входные сигналы являются двоичными электрическими сигналами, отображающими «1» или «0» одним из двух возможных уровней напряжения. Выходные сигналы аналогично представляются двумя уровнями напряжения.

1.1 комбинационные и последовательностные схемы

Устройство, преобразующее дискретную информацию, в общем случае имеет п входов и m выходов.В зависимости от решаемой задачи любому заданному набору входных сигналов должен соответствовать вполне определенный набор выходных сигналов. Обычно зависимость между входными и выходными сигналами определяется также их предыдущими значениями. Например, в карманном калькуляторе результат, высвечиваемый на индикаторе после нажатия клавиши «=», зависит от того, какие клавиши цифр и операций использовались при вводе задачи. Логическая подсистема данного типа называется «последовательносной» логической схемой и должна содержать в себе несколько видов памяти. Хотя большинство реальных логических систем должно содержать некоторую память, однако оказывается полезным расчленить задачу проектирования на две: проектирование  комбинационных схем  и последовательностных схем (или цифровых автоматов).

В  комбинационных схемах (КС) совокупность выходных сигналов (выходное слово Y) в дискретный момент времени t_i однозначно определяется входными сигналами (входным словом X), поступившими на входы в тот же дискретный момент времени (рис. 1.1, а):

Y(t_i)=F (X(t_i)).    (1.1)

Реализуемый в КС способ обработки информации называется комбинационным, так как результат обработки информации зависит только от комбинации входных сигналов и вырабатывается сразу при подаче входной информации.

Рис. 1.1 Комбинационные и последовательностные схемы: а) комбинационная; б) последовательностная; в) примеры типовых схем.

Цифровой автомат в отличие от комбинационной схемы имеет некоторое конечное число различных внутренних состояний.

Рекомендуемые материалы

Под воздействием входного слова цифровой автомат переходит из одного состояния в другое и выдает выходное слово. Выходное слово на выходе цифрового автомата в дискретный момент времени определяется входным словом, поступившим в данный момент времени на вход автомата, и внутренним состоянием автомата (значениями его внутренних переменных), которое явилось результатом воздействия на автомат входных слов в предыдущие дискретные моменты времени.

Комбинация входного слова и текущего состояния автомата в данный момент времени определяет новое значение его выходного слова  и то состояние, в которое автомат перейдет в следующий момент времени.

Структурная схема цифрового автомата, представлена на рис. 1.1. б, содержит комбинационную часть и память для хранения состояния автомата. Значения внутренних переменных q_j’, определяющие текущее состояние автомата, передаются  по цепям обратной связи на входы KC и вместе с  сигналами x₁, ... , x_n со входа автомата определяют новое выходное слово y₁, …, y_m  и новое состояние автомата (значения его внутренних переменных q_{1, … ,} q_k ).

Одновременность появле­ния новых значений входных сигналов на всех входах устройства достигается с помощью тактирующих сигналов, называемых также синхросигналами, обеспечивающих передачу информации с элементов памяти на входы комбинационной схемы одновременно с сигналами, поступающими на ее входы c других устройств.

Функционирование автомата можно описать уравнениями:

Q(t+1) = A[Q(t), X(t)];               

Y(t) = B[Q(t), X(t)],                     (1.2)

8 Лженаука - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

где t = 0, 1, 2 ... ; Q (0) = Q₀.

Уравнения 1.2. соответствуют описанию автомата Мили. Автомат Мура описываются уравнениями 1.3.

Q(t+1) = A[Q(t), X(t)];               

Y(t) = B[Q(t)],                 (1.3)

где t = 0, 1, 2 ... ; Q (0) = Q₀.

В отличии от автомата Мили  значения выходных сигналов автомата Мура определяются только  его текущим состоянием. При построении узлов ЭВМ, являющихся цифровыми автоматами, в качестве элементов памяти используются элементарные автоматы. Элементарными автоматами служат автоматы Мура с двумя состояниями.