Регистры
Регистрами называют функциональные узлы для хранения информации. В зависимости от способа записи информации различают параллельные, последовательные и параллельно-последовательные регистры.
Рис.12. Условное обозначение параллельного регистра
Последовательный регистр.
Рис.13. Последовательный регистр на D – триггерах и его условное обозначение
Пусть на входе первого триггера имеется сигнал, соответствующий логической единице. Записанная в первом такте первым триггером, с каждым последующим тактом передвигается в глубину регистра.
Счетчиком называют устройство, предназначенное для счёта числа сигналов, поступающих на его вход.
Рис.14. Схема двоичного счётчика
Рис.13. Условное обозначение двоичного счётчика и временная диаграмма
Выходная и входная частоты связаны соотношением fвых = fвх / K, где К = 2N.
Дешифраторы
Дешифраторы относятся к логическим схемам комбинационного типа.
Рис.14. Схема дешифратора и таблица состояний
Рис.15. Условное обозначение дешифратора
Различные типы комбинационных схем широко используются в устройствах ввода - вывода и управления современных цифровых систем. Для представления информации используются разнообразные двоичные и двоично-десятичные коды. Поэтому в цифровых системах широко применяются преобразователи кодов, обеспечивающие перевод информации из одной формы в другую.
Мультиплексор - это функциональный узел, осуществляющий подключение (коммутацию) одного из нескольких входов данных к выходу.
Рис.16. Схема мультиплексора
Цифровые системы
Цифровые системы – это технические средства, выполняющие законченный процесс обработки цифровой информации, включая её приём, хранение, необходимые преобразования и выдачу. Цифровой системой является, например, микро ЭВМ.
Центральной частью цифровой системы является процессор. Он предназначен для организации работы цифровой системы по заданной программе.
Вся информация, необходимая в процессе работы, хранится в ЗУ. Это обрабатываемые данные, программа их обработки, необходимые константы и стандартные подпрограммы, промежуточные и конечные результаты.
Через УВВ производится ввод информации, поступающей от внешних источников, пультов управления, других цифровых систем. Результаты, полученные после обработки информации, выводятся из цифровой системы через УВВ для дальнейшего использования.
Обработка информации идет по заданной программе и состоит в последовательном выполнении ряда операций. Цифровая система производит операции над двумя видами информации: данными , подлежащими обработке, и командами , составляющими программу их обработки .
Данные и команды хранятся в ЗУ. Команда содержит информацию о виде операции, выполняемой на текущем этапе обработки ( код операции ) , и о расположении операндов – данных , над которыми выполняется операция ( адреса).
В набор команд входят как простые, так и относительно сложные команды, например, умножение и деление, реализация которых требует выполнения определенной последовательности нескольких простейших операций, называемых микрооперациями. Команды, определяющие выполнение микроопераций, называются микрокомандами.
Совокупность логических элементов, обеспечивающих выполнение микрооперации, называется функциональным узлом.
Функциональные узлы, входящие в состав одного устройства и выполняющие однотипные микрооперации, объединяются в функциональные блоки.
Рис.17. Схема цифровой системы
Характеристики цифровых систем и их область применения сильно зависят от запоминающих устройств (ЗУ). В цифровых системах ЗУ подразделяются на внешние и внутренние.
Внешние ЗУ служат для хранения больших объемов информации (запасов данных и программного обеспечения системы).
Внутренние ЗУ предназначены для хранения данных, используемых при реализации программы работы цифровой системы.
По выполняемым функциям внутренние ЗУ делятся на оперативные и постоянные.
Емкость ЗУ определяется количеством информации, которое может записываться, считываться и храниться в ЗУ. Она измеряется в битах, байтах.
Каждая двоичная цифра – 0 или 1, то есть один разряд двоичного числа называется битом информации. Восемь битов образуют байт. Более крупные величины – килобиты (Кбит), килобайты (Кбайт), мегабайты (Мбайт), гигабайты (Гбайт).
1 Кбит = 210 бит = 1024 бит, 1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт, 1 Мбайт = 1024 Кбайт, 1 Гбайт = 1024 Мбайт.
Один из основных параметров цифровых систем – производительность. Единицей производительности является число операций в секунду.
Технической базой цифровых систем являются интегральные микросхемы. Степень интеграции современных микросхем позволяет создавать на одном кристалле полупроводника сложные цифровые устройства. Такие микросхемы называют большими интегральными схемами ( БИС ) и сверхбольшими интегральными схемами (СБИС ). На основе БИС и СБИС реализованы сложные цифровые системы – микроЭВМ.