Логические схемы основных устройств компьютера
Базовые логические элементы реализуют три основные логические операции: логический элемент «И» – логическое умножение; логический элемент «ИЛИ» – логическое сложение; логический элемент «НЕ» – инверсию.
Поскольку любая логическая операция может быть представлена в виде комбинации трех основных, любые устройства компьютера, производящие обработку или хранение информации, могут быть собраны из базовых логических элементов как из кирпичиков.
Логические элементы компьютера оперируют с сигналами, представляющими собой электрические импульсы. Есть импульс – логическое значение сигнала1, нет импульса – значение 0. На вход логических элементов поступают сигналы-аргументы, на выходе появляется сигнал-функция. Преобразование сигнала логическим элементом задается таблицей состояния, которая фактически является таблицей истинности, соответствующей логической функции.
Логический элемент «И». На входы А и В логического элемента последовательно подаются четыре пары сигналов различных значений, на выходе получается последовательность из четырех сигналов, значения которых определяются в соответствии с таблицей истинности операции логического умножения.
А (0,0,1,1) | И | F (0,0,0,1) |
В (0,1,0,1) |
Логический элемент «ИЛИ». На входы А и В логического элемента последовательно подаются четыре пары сигналов различных значений, на выходе получается последовательность из четырех сигналов, значения которых определяются в соответствии с таблицей истинности операции логического сложения.
|
|
А (0,0,1,1) | ИЛИ | F (0,1,1,1) |
В (0,1,0,1) |
Логический элемент «НЕ». На вход А логического элемента последовательно подаются два сигнала, на выходе получается последовательность из двух сигналов, значения которых определяются в соответствии с таблицей истинности логической инверсии.
А (0,1) | НЕ | F (1,0) |
В целях максимального упрощения работы компьютера все многообразие математических операций в процессоре сводится к сложению двоичных чисел. Поэтому главной частью процессора является сумматор, который и обеспечивает такое сложение.
При сложении двоичных чисел образуется сумма в данном разряде, при этом возможен перенос в старший разряд. Обозначим слагаемые (А, В), перенос (Р) и сумму (S). Перенос можно реализовать с помощью операции логического умножения.
Для определения суммы можно применить следующее выражение:
Анализ логической формулы для суммы показывает, что на выходе должен стоять элемент логического умножения «И», который имеет два входа. На один из входов подается результат логического сложения исходных величин , т.е. на него должен подаваться сигнал с элемента логического сложения «ИЛИ». На второй вход требуется подать результат инвертированного логического умножения исходных сигналов А&В, т.е. на второй вход подается сигнал с элемента «НЕ», на вход которого поступает сигнал с элемента логического умножения «И».
|
|
Данная схема называется полусумматором, т.к. реализует суммирование одноразрядных двоичных чисел без учета переноса из младшего разряда.
Идея построения полного сумматора точно такая же, как и полусумматора. Многоразрядный сумматор процессора состоит из полных одноразрядных сумматоров. На каждый разряд ставится одноразрядный сумматор, причем выход (перенос) сумматора младшего разряда подключен к входу сумматора старшего разряда.
Важнейшей структурной единицей оперативной памяти компьютера, а также внутренних регистров процессора является триггер. Это устройство позволяет запоминать, хранить и считывать информацию (каждый триггер может хранить 1 бит информации).
Триггер можно построить из двух логических элементов «ИЛИ» и двух элементов «НЕ».
9. Основные устройства компьютера, их функции и взаимосвязь;
|
|
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 953; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!