Реклама:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.120

Описание принципов работы вентилей не является темой этой книги, поскольку относится к уровню физических устройств, который находится ниже уровня 0. Тем не менее мы очень кратко коснемся основного принципа, который

не так уж и сложен. Вся современная цифровая логика основывается на том, что транзистор может работать как очень быстрый бинарный переключатель. На рис. ЗА, а изображен биполярный транзистор, встроенный в простую схему. Транзистор имеет три соединения с внешним миром: коллектор, базу и эмиттер. Если входное напряжение У{п ниже определенного критического значения, транзистор выключается и действует как очень большое сопротивление. Это приводит к выходному сигналу УоШ, близкому к Усс (напряжению, подаваемому извне), — для данного типа транзистора это обычно +5 В. Если У1п превышает критическое значение, транзистор включается и действует как проводник, вызывая заземление сигнала УоШ (по соглашению — это О В).

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера.

Рис. 3.1. Транзисторный инвертор (а); вентиль НЕ И (б); вентиль НЕ ИЛИ (б)

Важно отметить, что если напряжение Уіп низкое, то УоШ высокое, и наоборот. Эта схема, таким образом, является инвертором, превращающим логический О в логическую 1 и логическую 1 в логический 0. Резистор (ломаная линия) нужен для ограничения тока, проходящего через транзистор, чтобы транзистор не сгорел. На переключение из одного состояния в другое обычно требуется несколько наносекунд.

На рис. 3.1, б два транзистора соединены последовательно. Если и напряжение Уъ и напряжение У2 высокое, то оба транзистора становятся проводниками и снижают УогЛ. Если одно из входных напряжений низкое, то соответствующий транзистор выключается и напряжение на выходе становится высоким. Другими словами, напряжение Уои1 является низким тогда и только тогда, когда и напряжение У\, и напряжение У2 высокое.

На рис. 3.1, в два транзистора соединены параллельно. Если один из входных сигналов высокий, включается соответствующий транзистор и снижает выходной сигнал. Если оба напряжения на входе низкие, то выходное напряжение становится высоким.

Эти три схемы образуют три простейших вентиля. Они называются вентилями НЕ, НЕ-И и НЕ-ИЛИ соответственно. Вентили НЕ часто называют инверто рами. Мы будем использовать оба термина. Если мы примем соглашение, что высокое напряжение ( Усс) — это логическая 1, а низкое напряжение («земля») — логический 0, то мы сможем выражать значение на выходе как функцию от входных значений. Значки, которые используются для изображения этих трех типов вентилей, показаны на рис. 3.2, а-в. Там же показаны режимы работы функции для каждой схемы. На этих рисунках А и В — входные сигналы, X — выходной сигнал. Каждая строка таблицы определяет выходной сигнал для различных комбинаций входных сигналов.

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера.

Рис. 3.2. Значки для изображения пяти основных вентилей. Режимы работы функции для каждого вентиля

Если выходной сигнал на рис. 3.2, б подать в инвертор, мы получим другую схему, противоположную вентилю НЕ-И, то есть такую, у которой выходной сигнал равен 1 тогда и только тогда, когда оба входных сигнала равны 1. Такая схема называется вентилем И; ее изображение и описание соответствующей функции даны на рис. 3.2, г. Точно так же вентиль НЕ-ИЛИ может быть связан с инвертором. Тогда получится схема, у которой выходной сигнал равен 1 в том случае, если хотя бы один из входных сигналов единичный, и равен 0, если оба входных сигнала нулевые. Изображение этой схемы, которая называется вентилем ИЛИ, а также описание соответствующей функции даны на рис. 3.2, д. Маленькие кружочки в схемах инвертора, вентиля НЕ-И и вентиля НЕ-ИЛИ называются инвертирующими выходами. Они также могут использоваться в другом контексте для указания на инвертированный сигнал.


⇐ Предыдущая страница| |Следующая страница ⇒