Логічний елемент НІ (логічний інвертор).

Логічний елемент НІ реалізує елементарну логічну операцію (функцію) заперечення.

На рисунку г) наведено умовне графічне позначення логічного елемента НІ згідно з державним стандартом. Логічний елемент НІ будується на основі біполярного (а) або уніполярного (польового) транзистора (б, в), що працює в ключовому режимі. Ключовий режим транзистора характеризується тим, що транзистор знаходиться у одному з двох станів: стані насичення або стані відсікання. Перехід з одного стану в інший здійснюється стрибком. Якщо на базу біполярного транзистора подати напругу 2,4 ... 5 В, що відповідає логічній 1, то транзистор стрибком перейде у стан насичення і вихідна напруга, що знімається з колектора транзистора, дорівнюватиме напрузі на двох відкритих р-п переходах, тобто 0,4 ... 0,7 В, що відповідає рівню логічного 0. Якщо ж на базу транзистора подати напругу 0 ... 0,7 В, то транзистор стрибком перейде у стан відсікання, і вихідна напруга дорівнюватиме напрузі живлення 5 В, тобто рівню логічної 1. Таким чином, транзистор інвертує вхідний сигнал, тобто змінює значення сигналу на протилежне, отже, такий пристрій виконує логічну операцію заперечення.

Контрольні запитання:

1. Що називають логічними елементами?

2. В якому із двох станів можуть перебувати ключові моменти?

3. На основі чого будується логічний елемент НІ?

4. Як реалізують логічний елемент І?

5. Як реалізують елемент АБО?

Тригер

Тригер — це елементарний пристрій зі зворотними зв'язками. Тригер має два стійкі стани і може знаходитися в одному з них як завгодно довго. Переведення тригера з одного стану в інший здійс­нюється вхідними логічними сигналами. Одному стійкому стану відповідає логічна 1, а іншому — логічний 0. Таким чином, три­гер може використовуватися для збереження однієї одиниці інфор­мації — біта.

Застосовується кілька різновидів тригерів, які розрізняються за видом вхідних і вихідних сигналів, а також за способом запису інформації у тригер. За видом вхідних сигналів розрізняють три­гери з імпульсним і потенціальним керуванням. За способом за­пису інформації тригери поділяються на асинхронні, в яких за­пис інформації здійснюється в момент зміни інформаційного сигналу, і синхронні, в яких запис інформації здійснюється у певні, визначені моменти дії спеціальних імпульсів синхронізації.

Загальна схема тригера (рис. 11.34) складається з елемента пам'яті і пристрою керування, який забезпечує керування триге­ром залежно від комбінації вхідних сигналів.

Регістри

Регістри — це електронні пристрої, побудовані на основі три­герів і призначені для прийому, зберігання, перетворення і передачі інформації у формі двійкових чисел. Розрядність регістра визначається кількістю тригерів, що входять до його складу, а от-^%е, і кількістю розрядів двійкового числа, яке може зберігати Регістр. Другою важливою характеристикою регістрів є їх швидкодія, яка визначається швидкодією тригерів, що входять до складу регістрів. Залежно від способу прийому й передачі інформації в двійко­вій формі регістри можуть поділятися на послідовні, паралельні й універсальні.

Лічильниками імпульсів називаються логічні електронні пристрої з пам’яттю, що призначені для підрахунку кількості вхідних імпульсів і збереження цієї інформації. За способом підрахунку лічильники поділяються на лічильники додавання, віднімання, реверсивні. У лічильників може бути організовано послідовний, наскрізний, паралельний і комбінований переноси. Лічильники з послідовним і наскрізним переносом називаються асинхронними, а з паралельними – синхронними. Основними параметрами лічильників імпульсів є місткість лічильника й швидкодія. Місткість лічильника визначається максимальною кількість імпульсів, яку може порахувати лічильник, і залежить від кількості тригерів, що входять до складу лічильника.

Контрольні запитання:

1. Які пристрої належать до пристроїв зі зворотнім зв’язком?

2. Що називають тригерами?

3. Що називають лічильниками імпульсів?

4. Що називають регістрами?

Будова мікропроцесора

Мікропроцесором називається програмований електронний пристрій для обробки інформації, виконаний у вигляді однієї чи кількох мікросхем високого ступеня інтеграції. Перші мікропро­цесори були у вигляді інтегральних мікросхем на кристалах крем­нію. На початку у вигляді мікросхем виготовлялися окремі логіч­ні елементи. Такі мікросхеми вважалися мікросхемами з малим ступенем інтеграції. Використовуючи мікросхеми логічних еле­ментів, змонтованих на платах із друкованим монтажем, можна було створювати окремі цифрові пристрої обробки інформації:

регістри, шифратори, дешифратори, суматори, лічильники імпуль­сів тощо.

Удосконалення інтегральних технологій дало змогу виготов­ляти у вигляді мікросхем не тільки окремі логічні елементи, але цифрові пристрої в цілому. Такі мікросхеми належать до мікро­схем із середнім ступенем інтеграції.

Подальший бурхливий розвиток інтегральних технологій дав змогу виготовляти у вигляді однієї мікросхеми

окремі блоки елект­ронно-обчислювальних машин. Такі мікросхеми називаються мік­росхемами з високим ступенем інтеграції.

Наступний етап розвитку інтегральних технологій дав змогу виготовити у вигляді однієї чи кількох мікросхем основну части­ну електронно-обчислювальної машини, яка виконує основний обсяг обробки інформації — процесор. Такий процесор, виготов­лений у вигляді однієї чи кількох мікросхем, отримав назвумік­ропроцесор.