Учебная тема Типовые элементы и узлы ЭВМ

Типовые элементы и узлы ЭВМ.

Триггер – простейшее последовательностное устройство, которое может длительно находиться в одном из нескольких возможных устойчивых состояний и переходить из одного в другое под воздействием входных сигналов. Последовательностными называют такие логические устройства, выходные сигналы которых определяются не только сигналами на входах, но и предысторией их работы, то есть состоянием элементов памяти. Триггер — один из базовых элементов цифровой техники. 
Триггерные схемы классифицируют по следующим признакам:

• 
  способу приёма логических сигналов;
  
• 
  функциональным возможностям;
  
• 
  принципу построения;
  
• 
  числу устойчивых состояний (обычно устойчивых состояний два, реже - больше);
  
• 
  числу уровней — два уровня (высокий, низкий) в двухуровневых элементах, три уровня (положительный, ноль, отрицательный) в трёхуровневых элементах.
  

 Асинхронный триггер изменяет своё состояние непосредственно в момент появления соответствующего информационного сигнала.

 Синхронные триггеры реагируют на информационные сигналы только при наличии соответствующего сигнала на так называемом входе синхронизации С (от англ. clock). Этот вход также обозначают терминами «строб», «такт». Синхронные триггеры в свою очередь подразделяют на триггеры со статическим (статические) и динамическим (динамические) управлением по входу синхронизации С.

 Статические триггеры воспринимают информационные сигналы при подаче на вход С логической единицы (прямой вход) или логического нуля (инверсный вход).

 Динамические триггеры воспринимают информационные сигналы при изменении (перепаде) сигнала на входе С от 0 к 1 (прямой динамический С-вход) или от 1 к 0 (инверсный динамический С-вход).

 Статические триггеры в свою очередь подразделяют на одноступенчатые (однотактные) и двух-ступенчатые (двухтактные).

 В одноступенчатом триггере имеется одна ступень запоминания информации, а в двухступенчатом — две такие ступени. Вначале информация записывается в первую ступень, а затем переписывается во вторую и появляется на выходе. Двухступенчатый триггер обозначают ТТ.

 По структурному построению — однотактные (триггеры защёлки), двухтактные и триггеры с динамическим управлением. По способу реакции на помехи — прозрачные и непрозрачные. Непрозрачные, в свою очередь, делятся на проницаемые и непроницаемые. По функциональному назначению — RS, D, JK, T, RR, SS, EE, DV.

 При изготовлении триггеров применяются преимущественно полупроводниковые приборы (обычно полевые транзисторы), в прошлом — электронные лампы. В настоящее время логические схемы, в том числе с использованием триггеров, создают в интегрированных средах разработки под различные программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС)

 Используются в основном в вычислительной технике для организации компонентов вычислительных систем: процессоров, регистров, счётчиков, ОЗУ.

 По функциональным возможностям триггеры разделяют на следующие классы:

• 
  с раздельной установкой состояния 0 и 1 (RS-триггеры). Если триггер является синхронным — добавляется вход синхронизации C.;
  
• 
  универсальные (JK-триггеры);
  
• 
  с приёмом информации по одному входу D (D-триггеры, или триггеры задержки);
  
• 
  со счётным входом Т (Т-триггеры).
  

 Если триггер синхронный, то существует также дополнительный вход синхронизации. Для того, чтобы такой триггер учёл информацию на синхронных входах, на входе синхронизации необходимо сформировать активный фронт (обычно положительный фронт).

 Регистр — последовательностное логическое устройство, используемое для хранения n-разрядных двоичных чисел и выполнения преобразований над ними.

 Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами. Фактически любое цифровое устройство можно представить в виде совокупности регистров, соединённых друг с другом при помощи комбинационных цифровых устройств.

 Основой построения регистров являются D-триггеры.

 Типичными являются следующие операции:

• 
  приём слова в регистр;
  
• 
  передача слова из регистра;
  
• 
  поразрядные логические операции;
  
• 
  сдвиг слова влево или вправо на заданное число разрядов;
  
• 
  преобразование последовательного кода слова в параллельный и обратно;
  
• 
  установка регистра в начальное состояние (сброс).
  

• 
  накопительные (регистры памяти, хранения);
  
• 
  сдвигающие.
  

• 
  по способу ввода-вывода информации:
  
  • 
    параллельные - запись и считывание информации происходит одновременно на все входы и со всех выходов;
    
  • 
    последовательные - запись и считывание информации происходит в первый триггер, а та информация, которая была в этом триггере, перезаписывается в следующий - то же самое происходит и с остальными триггерами;
    
  • 
    комбинированные;
    
• 
  по направлению передачи информации:
  
  • 
    однонаправленные
    
  • 
    реверсивные.
    
• 
  по основанию системы счисления;
  
  • 
    двоичные
    
  • 
    троичные
    
  • 
    десятичные