Функциональные узлы компьютерной системы

Элемент памяти

Основой любого компьютера является ячейка памяти, которая может хранить данные или команды. Основой любой ячейки памяти является функциональное устройство, триггер (или защелка), которое может по команде принять или выдать один двоичный бит, а, главное, сохранять его. Триггер строится на основе базового набора логических схем (рис. 2.1.3.).

 
&
1

Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru S 0 0 Q

Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru 1

 
  Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru

 
Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru
&
0 0 1

Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru R 1 Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru

Рис. 3.1.3. Схема триггера в состоянии хранения бита информации.

1 и 2 – это два элемента «логическое НЕ», 3 и 4 – два элемента «логическое И-НЕ», которые представляют собой комбинацию логических элементов «И» и «НЕ». Такой элемент на входе выполняет операцию логического умножения, результат которой инвертируется на выходе логическим отрицанием. Триггер имеет два выхода Q и Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru . Сигнал на выходе Q соответствует значению, хранящемуся в триггере. Выход Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru используется для получения инверсного значения сигнала. Входы S и R предназначены для записи в триггер одного бита со значением 0 или 1.

Для записи в триггер 1 на вход S подается 1 (рис.2.1.4.). На выходе схемы 1 получится 0, который обеспечит на выходе схемы 3 единицу. С выхода схемы 3 единица поступит на вход схемы 4, на выходе которой значение изменится на ноль ( Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru =0). Этот ноль на входе схемы 3 будет поддерживать сигнал на выходе в состоянии единицы. Теперь можно снять единичный сигнал на входе S, на выходе схемы 3 все равно будет высокий уровень, т.е. триггер сохраняет записанную в него 1. Единичный сигнал на входе 3 необходимо удерживать некоторое время, пока на выходе схемы 4 не появится нулевой сигнал. Затем на входе S вновь устанавливается нулевой сигнал, но триггер поддерживает единичный сигнал на выходе Q, т.е. сохраняет записанную в него единицу. Точно также, подав единичный сигнал на вход R, можно записать в триггер ноль.

Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru

&
Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru
 
Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru
&
Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru
 
1 0

S 0 1 Q

0 1 0

Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru R 1 Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru

Рис. 3.1.4. Запись в триггер единицы.

Регистры

Триггер служит основой для построения функциональных узлов, способных хранить двоичные числа, осуществлять их синхронную параллельную передачу и запись, а также выполнять с ними некоторые специальные операции. Такие функциональные узлы называются регистрами.

 
  Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru

Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru Рис. 3.1.5. Условное обозначение триггера.

       
  Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru   Функциональные узлы компьютерной системы - student2.ru

Регистр – это набор триггеров, число которых определяет разрядность регистра. Разрядность регистра кратна восьми битам: 8-, 16-, 32-, 64- разрядные регистры. Кроме этого, в состав регистра входят схемы управления его работой.

Регистр содержит n триггеров, образующих n разрядов (рис. 2.1.6.). Перед записью информации регистр обнуляется подачей единичного сигнала на вход «сброс». Запись информации в регистр производится синхронно подачей единичного сигнала «Запись». Этот сигнал открывает входные вентили (схемы «логическое И»), и на тех входах x1, …, xn, где присутствует единичный сигнал, произойдет запись единицы. Чтение информации из регистра также производится синхронно, подачей сигнала «Чтение» на выходные вентили. Обычно регистры содержат дополнительные схемы, позволяющие организовать такие операции, как сдвиг информации (регистр сдвига) и подсчет поступающих единичных сигналов (регистры счетчики).

Наши рекомендации