5.4. Логические устройства с памятью

В персональных компьютерах, помимо рассмотренных выше логических схем, используются логические устройства с памятью – триггеры. Выходные сигналы триггера зависят не только от входных сигналов, действующих в настоящий момент, но и от сигналов, действующих на входы до этого.

Триггер - (от англ. trigger – защелка, спусковой крючок) электронное устройство с двумя устройствами состояния равновесия, соответствующим логической “1” и логическому “0”, способное многократно переходить из одного состояния в другое под воздействием внешних сигналов, предназначенных для записи и хранения 1 бита данных.

Функциональная схема триггера представлена на рис. 5.6.

УУ

ЯП

S₁ Q

R₁

C

R

S Q

Рис. 5.6. Функциональная схема триггера

Триггер функционирует следующим образом. Устройство управления (УУ) преобразует сигналы так, что ячейка памяти (ЯП) принимает одно из двух устойчивых состояний, в зависимости от входных сигналов. Входные сигналы поступают на входы S₁ и R₁ преобразуются устройствами управления (УУ) и поступают на внутренние входы ячейки памяти (ЯП). В общем случае устройство управления может отсутствовать. Тогда сигналы подаются непосредственно на входы R и S ячейки памяти.

В триггерах также может осуществляться синхронизация приема информации с помощью входа С. При наличии входа С триггер называют синхронным, в противном случае – асинхронным. В асинхронных триггерах информация может записываться непрерывно. В этом случае она определяется информационными сигналами, действующими на входах в данный момент времени, то есть изменение состояния ячейки памяти происходит мгновенно после изменения состояний информационных входов.

В синхронном триггере информация заносится только в момент действия так называемого синхронизирующего сигнала.

В схемотехнике приняты следующие обозначения входов и выходов триггеров:

Q – прямой выход триггера;

Q - инверсный выход триггера;

S – раздельный вход установки в единичное состояние (напряжение высокого уровня на прямом выходе Q);

R – раздельный вход установки в нулевое состояние (напряжение низкого уровня на прямом выходе Q);

C – вход сихронизации.

В основе любого триггера лежит кольцо из двух инверторов, рис.5.7.

°

°

Рис. 5.7. Кольцо инверторов

Это кольцо принято обозначать в виде так называемой защелки, рис. 5.8.

Q

Q

°

°

Рис. 5.8. Элемент-защелка

Самый распространенный тип тригерра – RS-триггер. Функциональная схема RS-триггера содержит защелку (два элемента И-НЕ или ИЛИ-НЕ), а также два разделительных статистических входа управления, рис. 5.9.

R

Q

S Q

°

°

Рис. 5.9. Функциональная схема RS-триггера

В зависимости от используемых элементов можно получить триггеры с прямыми входами или с инверсными входами. Эти входы управления называют R (reset – сброс) и S (set – установка).

Триггер, изображенный на рис. 5.9, это триггер без устройства управления. Таблица истинности для данного триггера с прямыми входами имеет вид, рис. 5.10.

Входы		Выходы
R	S	Q	Q
0	0	Без изменений
0	1	1	0
1	0	0	1
1	1	Не определено

Рис. 5.10. Таблица истинности для триггера с прямыми входами

Для триггера с инверсными входами таблица истинности имеет вид, рис. 5.11.

Входы		Выходы
R	S	Q	Q
0	0	Не определено
0	1	0	1
1	0	1	0
1	1	Без изменений

Рис. 5.11. Таблица истинности для триггера с инверсными входами

Поскольку триггер может запомнить только один разряд двоичного кода, то для запоминания байта нужно 8 триггеров, для запоминания килобайта соответственно 8 * 2¹⁰ = 8192 триггеров. Современные микросхемы памяти персональных компьютеров содержат миллионы триггеров.