Оңтүстік Қазақстан политехникалық колледжі

5.3 Теріс кірісті RS-триггер

ЖӘНЕ-ЕМЕС элементтерінің негізінде құрылған асинхронды триггердің схемасы 1.23, a-суретте келтірілген.

Бұл құрылымның жұмысын 1.14-кестедегі жазылым ретімен  қарастыралық.1.14 К е с т е

	R	S	Q	Q’
1	1	1	?	?
2	0		0	1
3	1		0	1
4		0	1	0
5		1	1	0
6	0	0	1	1
7	1	1	???	???

 

   

Кестенің бірінші  жолында – R = 1, S = 1; екі элементтің де бір кірісінде 1 тұр, ал олардың кері байланыстық кірістерінде қарастырылым басында қандай сигнал тұрғаны белгісіз, демек, құрылымның Q және Q’ шығыстарындағы сигнал деңгейлері де белгісіз.Кестенің екінші жолында – R = 0, S = 1; төменгі элементтің бір кірісінде лог.0 тұрғандықтан, бұл элементтің жұмыс логикасына сәйкесті, оның шығысында (Q’) лог.1 деңгейлі сигнал туады да, ол кері байланыс жолы арқылы жоғарғы элементтің екінші кірісіне түседі, нәтижесінде оның шығысында (Q) лог.0 деңгейлі сигнал туады; сонымен, бұл жағдайда триггер лог.0 жағдайына келтіріледі (яғни, оған 0 жазылады).Кестенің үшінші жолында – R = 1, S = 1; төменгі элементтің R кірісіндегі сигнал деңгейі өзгергенмен, оның құрылымның Q шығысына жалғанған кірісінде лог.0 деңгейі тұрғандықтан, бұл элементтің шығысындағы сигнал деңгейі алдыңғы лог.1 деңгейінде қалады, демек триггердің жағдайы өзгермейді.Кестенің төртінші жолында – R = 1, S = 0; жоғарғы элементтің бір кірісінде лог.0 тұрғандықтан, оның шығысында (Q) лог.1 деңгейлі сигнал туады да, ол кері байланыс жолы арқылы төменгі элементтің екінші кірісіне түседі, нәтижесінде оның шығысында (Q’) лог.0 деңгейлі сигнал туады; сонымен, бұл жағдайда триггер лог.1 жағдайына келтіріледі (яғни, оған 1 жазылады).Кестенің бесінші жолында – R = 1, S = 1; жоғарғы элементтің S кірісіндегі сигнал деңгейі өзгергенмен, оның құрылымның Q’ шығысына жалғанған кірісінде лог.0 деңгейі тұрғандықтан, бұл элементтің шығысындағы сигнал деңгейі алдыңғы лог.1 деңгейінде қалады, демек, триггердің алдыңғы жағдайы сақталадыҚұрылымның қарастырылған жағдайларынан келесі қорытынды шығаруға болады: R = 0, S = 1 берілу жағдайы триггердің 0 жазу режиміне, R = 1, S = 0 жағдайы триггердің 1 жазу режиміне, ал R = 1, S = 1 жағдайы триггердің жазылған санды сақтау режиміне сәйкес келеді.Триггердің кірістеріне R = 0, S = 0 берілген кезде (кестенің алтыншы жолы) екі элементтің де шығыстарында лог.1 деңгейлі сигнал туады да, триггер сақтау режиміне ауыстырылғанда (кестенің жетінші жолы), триггердің қай жағдайға тиянақталатындығы кездейсоқ оқиға. Демек, бұндай жағдайды тудырмас үшін, қарастырылған триггердің кірістеріне R = 0, S = 0 берілмеуі керек, сондықтан, бұл жағдай триггердің тиым салынған режимі болады. Сонымен, қарастырылған триггердің жұмыс режимдерін 1.15-кесте түрінде суреттеуге болады.1.15 К е с т е

R	S	Q	Q’	Режим
0	0	–	–	Тиым салынған режим
0	1	1	0	‘0’ жазу режимі
1	0	0	1	‘1’ жазу режимі
1	1	Q0	Q0’	Сақтау режимі

Қарастырылған триггердің жазу режимдері сәйкесті информациялық сигналдардың (S – Set, R – Reset) нөлдік деңгейімен жүзеге асырылатын-дығына байланысты, бұндай триггер теріс кірісті триггер деп аталады. Оның шартты сызба белгілемесі 1.23, b-суретте келтірілген.1.3.1.2 Синхронды триггерлер

Синхронды триггерлердің  жаңа жағдайға ауысуы арнайы басқару  сигналымен жүзеге асырылады, әрине, оның қай жағдайға ауысатындығы информациялық  сигналдарға байланысты анықталады. Басқару сигналын қабылдау тәсіліне байланысты синхронды триггерлер статикалы басқарылымды және динамикалы басқарылымды түрлеріне ажыратылады.

5.4 Синхронды RS-триггер

Бұл триггердің жұмыс режидері 1.16-кестеде суреттелген.

С	R	S	Q	Q’	Режим
0	x	x	Q0	Q0’	Сақтау режимі
1	0	0	–	–	Сақтау режимі
	0	1	1	0	‘1’ жазу режимі
	1	0	0	1	‘0’ жазу режимі
	1	1	Q0	Q0’	Тиым салынған режим

C = 0 кезінде триггер сақтау режимінде болады. Триггердің R мен S кірістеріндегі сигнал деңгейлеріне сәйкесті жағдайға ауысуы С = 1 кезінде жүзеге асырылады. Синхронды RS-триггердің шартты сызба белгілемесі 1.24, b-суретте келтірілген.

С	D	Q	Q’	Режим
0	x	Q0	Q0’	Сақтау режимі
1	0	0	1	‘0’ жазу режимі
	1	1	0	‘1’ жазу режимі

 

   

1.3.1.2.3 Динамикалы басқарылымды  триггерлерДинамикалы басқарылымды триггерлер жағдайының ауысуы статикалы басқарылымды триггерлердегі сияқты басқару сигналының деңгейімен емес, оның ауытқуымен жүзеге асырылады. Олар үштриггерлі құрылым деп аталатын схемамен құрылады. Динамикалы басқарылымды триггерлердің күрделі схемаларын тәптіштеп қарап жатпай-ақ, олардың жұмыс режимдерімен ғана танысамыз.

С	D	Q	Q’
	0	0	1
	1	1	0

 

   

Бұл триггердің жағдайының информациялық сигналдың  мәніне (D) сәйкесті ауысуы басқару сигналының тура ауытқу (0-ден 1-ге) мезетінде жүзеге асырылады. Оның шартты сызба белгілемесінде басқару сигналының ауытқу бағыты сәйкесті бағыттама түрінде бейнеленеді (1.26, a-суретті қара). 

JK-триггердің  төрт түрлі жұмыс режимі бар  (1.19-кесте): оның үш режимі (‘0’  жазу, ‘1’ жазу, сақтау) RS-триггердегі  сияқты, ал төртінші режим санау  режимі деп аталады; бұл режимде триггер кезекті жағдайынан қарсы жағдайға ауысады. JK-триггердің келтірілген жұмыс кестесінде және оның шартты сызба белгілемесінде (1.26, b-сурет) оның жағдайын ауыстыруы басқару сигналының теріс ауытқу (1-ден 0-ге) мезетінде жүзеге асырылатындығы сәйкесті бағыттау белгілерімен суреттелді.

1.19 К е с т е

С	J	K	Q	Q’	Режим
	0	0	Q0	Q0’	Сақтау режимі
	0	1	0	1	‘0’ жазу режимі
	1	0	1	0	‘1’ жазу режимі
	1	1	Q0’	Q0	Санау режимі

 

  

T-триггер – санау режимінде істейтін триггер. 

1.3.1.2.3.4 Триггерлердің микросхемалары

Микросхема түрінде D-триггерлер мен JK-триггерлер шығарылады. Бұл микросхемаларда информациялық  және басқару сигналдарын енгізу шықпаларымен қатар, бастапқы қойылым  сигналдарының (R, S) шықпалары орналастырылады Бұл кірістерге берілетін асинхронды сигналдардың мәртебесі басқа  сигналдарға қарағанда жоғары болады.

5.5 Регистрлер

Регистр – көпразрядты  екілік сан сақтауға арналған құрылғы. Олар триггерлердің (мысалы D-триггерлердің) негізінде құрылады. Әрине, регистр құрамындағы триггерлердің саны регистрдің разряд санымен анықталады.  Регистрге санның енгізілу тәртібіне байланысты, олардың тізбекті немесе параллель регистр деп аталатын түрлері болады.

Тізбекті регистрде  әрбір триггердің шығысы келесі триггердің информациялық кірісіне жалғанады. Бірнешеразрядты екілік сан түріндегі сөздің разряд мәндері бір-бірлеп бірінші триггерге тактілік сигналдың сәйкесті ауытқуында енгізіледі де, осы мезетте триггерлердегі бұрынғы енгізілген разряд мәндері бір триггерден келесі триггерге ығысып отырады. Әрине, бүкіл сөзді енгізу үшін, оның қанша разряды болса, сонша тактілік сигнал қажет болады.

Параллель регистрдің триггерлерінің информациялық кірістеріне  сөз разрядтарының мәндері қатар  беріліп, олар регистрге жалғыз тактілік сигнал арқылы енгізіледі.     

-Екі түрлі енгізу тәсілі қамтылған әмбебап регистрлер де болады. Осындай әмбебап регистрдің мысалы ретінде 74194 аталымды төртразрядты регистрдің сызба белгілемесі келтірілген (1.29-сурет).

Оның шықпаларының (яғни, оларға берілетін сигналдардың) қызметі:      

-VCC, GND – қорек көзі мен жердің қосылатын шықпалары;     

-A, B, C, D – информацияны параллель енгізу шықпалары;     

- QA, QB, QC, QD – регистрдің шығыстары;     

- SR – солға ығыстыру кезіндегі информация енгізу шықпасы;     

-SL – оңға ығыстыру кезіндегі информация енгізу шықпасы;     

-S1, S0 – регистрдің жұмыс режимдерін анықтаушы сигналдардың шықпалары: S1 = 0, S0 = 0 – сақтау режимі; S1 = 0, S0 = 1 – солға ығыстыру режимі; S1 = 1, S0 = 0 – оңға ығыстыру режимі; S1 = 1, S0 = 1 – параллель енгізу режимі;     

- CLK – тактілік сигналдың шықпасы;     

- CLR’ – тазарту сигналының шықпасы.

5.6   Санауыштар  

Санауыш  – импульстердің әрбір сәйкесті ауытқымасында құрамындағы санды бірге өзгертіп отыратын құрылғы. Құрамындағы санның өзертілу бағытына байланысты тура теріс және әмбебап  санауыштар  болады.  Санауыштар  T-триггерлердің негізінде құрылады.

Қарапайым  санауыштың  мысалы ретінде Electronics Workbench бағдарламасының элементтер қорындағы 7493 аталымды төртразрядты  санауыштың  сызба белгілемесі көрсетілген (1.30, a-сурет).  

Оның құрамында  бірразрядты және үшразрядты  санауыштар  орналастырылған. Бұл микросхеманың шықпаларының  қызметі:    

VCC, GND – қорек көзі мен жердің қосылатын шықпалары;    

CKA, QA – бірразрядты  санауыштың  кірісі мен шығысы;     

CKB, QB, QC, QD – үшразрядты  санауыштың  кірісі мен шығыстары;     

R01, R02 –  санауыштарды  тазарту сигналының шықпасы.

Бұл микросхеманың  құрамындағы  санауыштарды  жеке түрінде де, оларды бір-біріне жалғап, төртразрядты  санауыш  ретінде де пайдалануға болады.Әмбебап  санауыштың  мысалы ретінде Electronics Workbench бағдарламасының элементтер қорындағы 74169 аталымды төртразрядты  санауыштың  сызба белгілемесі көрсетілген (1.30, b-сурет). Бұл микросхеманың шықпаларының  қызметі:      

-VCC, GND – қорек көзі мен жердің қосылатын шықпалары;     

- A, B, C, D – информацияның параллель енгізілу кірістері;     

-LOAD’ – информацияны параллель енгізу сигналының кірісі;     

- QA, QB, QC, QD –  санауыштың  шығыстары;     

- D/U’ – санау бағытын анықтаушы сигнал шықпасы;     

- ENP’, ENT’ – санауышты іске қосу сигналдарының кірістері;     

- CLK – тактілік сигналдың кірісі;     

- RCO’ – санау шегіне жету сигналы.

6 Жадылық құрылғылар

Жадылық құрылғылар (ЖҚ) – информация сақтауға арналған құрылғылар.

6.1 Жадылық құрылғылардың басқару сигналдары

Жадылық құрылғылардың  жұмысы келесі сигналдармен басқарылады:     

- A (Address) – адрес, оның разрядтылығы (n) жады құрылымының ұяшық санымен (N) анықталады. Жады құрылымының ұяшық саны, әдетте, екінің тұтас мәнді дәрежесімен сипатталады. Адрес разрядтылығы жадының ұяшық санына n =log2N қатынасымен байланысты;     

-CS (Chip Select) немесе CE (Chip Enable) – микросхеманы таңдау немесе іске қосу сигналы;     

- R/W (Read/Write) – сәйкесті операцияны орындату сигналы;      

-DI (Data Input) және DO (Data Output) – кіріс және шығыс деректерінің сигналдары жүретін желілер. Кейбір жады құрылымдарында олар біріктірілген түрінде пайдаланылады.

6.2 Жадылық құрылғылардың басты параметрлері

Жады құрылымдарының жұмыс мүмкіндігі келесі параметрлерімен суреттеледі:      

-информациялық сыйымдылығы – сақталатын информацияның ең жоғарғы көлемі. Ол бит, байт немесе, бірнеше байттан тұратын, сөз санымен сипатталады;     

-ұйымдастырылымы – сақталатын сөз санының олардың разряд санына көбейтіндісі түрінде сипатталады. Мысалы, информациялық сыйымдылығы 2048 бит жады құрылымы 256x8 немесе 128x16 түрінде ұйымдастырылуы мүмкін;     

-тезәрекеттілігі – оқу, жазу операцияларының және оқу/жазу циклының ұзақтығымен бағаланады. Қазіргі заманғы, сөз тобымен (бумасымен) жұмыс істейтін, жады құрылымдарында айтылған дәстүрлі параметрлермен қатар бастапқы байланыс уақыты (Latency) және буманың келесі сөздерінің жіберілім қарқыны (Bandwidth) аталымды жаңа параметрлер енгізілген;

Екі сигналдың (A және B) уақытқа қарай өзара орналасымына байланысты келесі параметрлер беріледі:     

-tSU(A–B) – екі сигналдың басталым мезгілдерінің аралығымен сипатталатын, алғы қойылым уақыты;     

- tH(A–B) – A сигналының басталымы мен B сигналының аяқталым  мезгілдерінің аралығымен сипатталатын, ұсталым уақыты;     

- tV(A–B) – екі сигналдың аяқталым мезгілдерінің аралығымен сипатталатын, сақталым уақыты;     

- tW – сигнал ұзақтығы.

5.3 Жадылық құрылғылардың негізгі түрлері

Жадылық құрылғылар, өзара қайшы келетін, басты параметрлерінің (информациялық сыйымдылығы мен тезәректтілігінің) шамасына қарай, келесі түрлерге бөлінеді:     

- регистрлі жады, олар процессордың немесе сол сияқты үлкен құрылымдардың құрамында (яғни, олардың ішкі блогы ретінде) орналастырылады; сондықтан процессор сыртында жүзеге асырылған, баяу істейтін жады құрылымдарына байланыс саны кемиді де, жалпы құрылымның жұмыс жылдамдығының көтерілуіне жағдай жасалады;     

- кэш-жады, онда кезекті алмасу операцияларында пайдаланылатын информацияның көшірмесі сақталады, сондықтан олардың қайта қажет болуында шығарылуы тезірек орындалады;

негізгі жады (жұмыс жадысы, тұрақты жады), ол процессормен тікелей алмасу режимінде істейді және оның тезәрекеттілігі процессормен мүмкіндігінше, келістірілген;