Простейшая микро-ЭВМ

Таблица


Входы

Выход

1

X

X



X

X

X

X

X

0

X

1

X

X

X

X

X

X

0

X

X

1

X

X

X

X

X

0

X

X

X

1

X

X

X

X

0

X

X

X

X

1

X

X

X

0

X

X

X

X

X

1

X

X

0

X

X

X

X

X

X

1

X

0

X

X

X

X

X

X

X

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1


От сигналов, подававшихся на входы элементов в более ранние моменты времени, выходные сигналы не зависят. Поэтому эти элементы относятся к классу комбинационных схем, или к классу схем, не обладаю­щих памятью.
С помощью комбинационных элементов в ЦГО микро-ЭВМ реализуются все основные логические операции над 8-разрядны­ми словами данных и 16-разрядными словами адресов. К ним относятся операции поразрядного логического умножения (по­разрядное И), сложения (поразрядное ИЛИ), инвертирования (поразрядное НЕ), сравнения. С их помощью реализуются арифметические операции (см. § 3.3). Однако многие из этих операций были бы практически невыполнимы, если бы схема обработки двоичных сигналов не содержала специальных уст­ройств для временного хранения данных.
К таким устройствам принадлежат регистры. Они состоят из элементов, число которых (или длина регистра) равно числу двоичных разрядов поступающих на них данных. Каждый эле­мент способен сохранить на своем выходе значение поступив­шего и затем пропавшего входного сигнала до тех пор, пока не возникнет необходимость сохранения вновь поступившей ин­формации. Эти элементы, называемые триггерами, относятся не к комбинационным схемам, а к схемам с памятью. Триг­гер — это схема с двумя устойчивыми состояниями: ВКЛЮЧЕ­НО, обозначаемое 1, и ВЫКЛЮЧЕНО, обозначаемое 0. Распро­страненным типом триггера является триггер с двумя входами, обозначаемыми R и S. Такой тип триггера носит название RS-триггера. Вход R (Reset — очистка) предназначен для пере­вода триггера в состояние 0, или, как говорят, для очистки триггера. При появлении сигнала на этом входе триггер перево­дится в состояние 0, если до этого он находился в состоянии 1, или остается в состоянии 0, если до этого он находился в со­стоянии 0. Вход S (Set — установка) предназначен для перевода триггера в состояние 1, или, как говорят, для установки триг­гера.
При появлении сигнала на этом входе триггер переводится в состояние 1, если до этого он находился в состоянии 0, или остается в состоянии 1, если до этого он находился в состоя­нии 1.


Сигнал, переводящий триггер в то или иное состояние, может быть как единичным (в этом случае вход называется прямым) или нулевым (вход называется инверсным). Так, например, в схеме К155ТМ2 (см. гл. 5) сигналы сброса и уста­новки имеют нулевые значения. В этой схеме триггер остается в состоянии 0 и в том случае, если значение сигнала изменится с 0 на 1. Перевести его в состояние 1 можно только подачей сигнала 0 на вход S (Set — установка). Состояние 1 триггер будет также сохранять при изменении значения сигнала на входе S на единичное.
Триггер типа RS является далеко не единственным и даже не наиболее применяемым в схемотехнике дискретных уст­ройств. Более распространенным, например, является D-триг-гер. Он имеет два входа: D и С. Вход D является информацион­ным, а С — управляющим. Сигнал со входа D переписывается в триггер только при наличии определенного сигнала на управ­ляющем входе С. Некоторые триггеры, реализованные в виде микросхем, имеют входы, соответствующие как RS-триггеру, так и D-триггеру, и могут быть использованы как триггеры любого из указанных двух типов.
Состояние триггера однозначно соответствует сигналу на выходе, который называется прямым выходом. Кроме пря­мого выхода у триггера имеется так называемый инверсный выход, значение сигнала которого всегда противоположно значению сигнала прямого выхода. Это позволяет, например, иметь на выходах регистра, состоящего из восьми триггеров, одновременно прямой и обратный коды вводимого 8-разряд­ного двоичного числа.
Поскольку все процессы преобразования сигналов в ЭВМ синхронизированы, в схемах регистров используются синхро­низируемые триггеры. В таких триггерах кроме информацион­ных входов имеется специальный вход, на который подаются сигналы синхрогенератора. Изменение состояния триггера про­исходит только во время появления тактового импульса на его синхронизирующем входе. Изменение значений информацион­ных сигналов в период пауз тактовых импульсов на состояние триггера влияния не оказывает.


Используемые для одновременного хранения нескольких двоичных разрядов регистры состоят из последовательно со­единенных триггеров и управляющих связей между ними, по­зволяющих организовать последовательную или параллельную подачу запоминаемой информации. С помощью управляющих связей можно сдвигать хранящуюся в регистрах информацию на произвольное число разрядов вправо и влево, а также счи­тывать информацию в последовательной и параллельной фор­мах. Такие регистры называются сдвиговыми регистрами. Они широко используются для реализации арифметических функций, в частности умножения и деления.
Итак, в самом общем случае регистры позволяют осущест­вить следующее:
1) хранить поступившую на них двоичную информацию в течение необходимого времени;
2)   осуществлять преобразование последовательных двоич­ных кодов в параллельные и обратно;
3)   сдвигать при необходимости хранимые данные вправо
и влево;
4)   пользоваться обратным кодом хранимой информации, имеющимся на инверсных выходах триггеров.

Содержание раздела