УНИВЕРЗИТЕТ „ГОЦЕ ДЕЛЧЕВ” – ШТИП

ФАКУЛТЕТ ЗА ИНФОРМАТИКА

ИНФОРМАТИКА

СЕМИНАРСКА РАБОТА

КОМБИНАЦИОНА ЛОГИКА И СЕКВЕНЦИЈАЛНИ КОЛА

Штип, Јануари 2013

СОДРЖИНА

1. Вовед.........................................................................................................3

2. Компоненти на комбинациона логика (логички компоненти).........4

3. Комбинациски – Прекинувачки мрежи.................................................5

3.1. Кодер...............................................................................................5

3.2. Декодер...........................................................................................5

3.3. Мултиплексер (селектор) ...........................................................5

3.4. Демултиплексер (дистрибутор) ................................................5

3.5. Програмабилни логички структури...........................................6

3.6. Регистри..........................................................................................6

3.7. Бројачи............................................................................................6

3.8. Мемории.........................................................................................6

3.9. Дигитални кола за А/D И D/A конверзија..................................7

4. Секвенцијални кола и нивна поделба.................................................8

5. Лечеви........................................................................................................9

5.1. SR леч.............................................................................................9

5.2. D леч..............................................................................................10

6. Флип-Флоп..............................................................................................11

7. Користена литература..........................................................................12

2

1. Вовед

Основни, базични градбени елементи во дигиталната техника

(електроника) се логичките кола (порти). Основна карактеристика на логичките

кола е тоа што тие работат со две логички состојби (нивоа) наречени единица

(1) и нула (0). Реално единица (1) би значело дека на излезот од тоа коло

постои одреден напон (најчесто 5V) а нула (0) би значело дека на излезот од

логичкото коло не постои напон и е 0V.

Логичките кола се реализираат со употреба на полупроводнички

прекинувачки елементи (транзистори и диоди), а секоја друга (посложена)

дигитална компонента, мрежа или склоп може да се изведе со соодветно

спојување на одреден број на логички кола (порти). Зависно од работата, сите

елементарни компоненти од кои што се изведуваат дигиталните уреди можат

да се распределат грубо во две групи:

Компоненти на комбинациона логика (логички компоненти);

Мемориски (секвенцијални) компоненти.

Идеално, комбинационото коло се дефиниран како коло чие време на

одговор е нула. Во принцип, однесувањето на комбинационото коло со n

влезови кој користи бинарни сигнали може да се опише со логичка табела што

има 2n видови, по еден за секоја можна влезна комбинација. Да се илустрира,

двобитни додавач кој има четири влезни сигнали, и во согласност со

претходните наоди, неговото дело ги опишува логичка табела која има 16

видови.

За да се опише работата на собирач со два 16-битни броеви, тоа што

обично се гледа во пракса, се бара bool систем кој има астрономски 232 =

4294967296 видови. Со ова на ум, е логично да постои потреба за поефикасен

опис на однесувањето на комбинационите кола. Две моќни алатки кои се

користат за оваа намена се Буловата алгебра и хардвер опис јазици.

3

2. Компоненти на комбинациона логика (логички компоненти)

Логичките склопови ги реализираат логичките состојби 1 или 0, односно

нивните комбинации, но без можност за помнење на претходните нивни

состојби. Сите електрични мрежи коишто ги имаат овие особини се викаат

комбинациони логичко-прекинувачки мрежи, или скратено само комбинациони

мрежи.

Табела 1. - преглед на шематски симболи и функции на логичките кола

(најчесто користени):

4

3. Комбинациски – Прекинувачки мрежи

Прекинувачките матрици се сложени комбинациони мрежи, кај коишто

прекинувачките елементи се подредени во редици и колони формирајќи

матрични структури. Секоја од овие матрици функционира на различен начин,

така што нив ги разликуваме по нивните функционални имиња:

3.1. Кодер: Со оваа логичка мрежа се реализира постапката на

кодирање. На нејзините влезови се јавуваат сигнали кои што

презентираат цифри од некој броен систем или букви и специјални

знаци (симболи карактери) од некоја азбука, а на излезот се

добиваат кодни зборови во бинарен броен систем или во некој од

бинарните кодови.

3.2. Декодер: Оваа постапка е инверзна од постапката на кодирањето,

а се извршува со декодерска комбинациона мрежа.

3.3. Мултиплексер (селектор): Тоа е комбинациона мрежа којашто

избира еден поддаток од поголем број што се присутни на

влезовите од мрежата, и истиот го пренесува до единствениот

излез. За тоа кој податок ќе биде проследен до излезот, се

одредува преку посебни селекциони влезови.

3.4. Демултиплексер (дистрибутор): Оваа прекинувачка мрежа

функционира на инверзен начин од мултиплексерот. Имено,

демултиплексерот го прима податокот којшто доаѓа на

единствениот влез, и притоа врши пренесување на тој податок до

еден од повеќето излези.

5

3.5. Програмабилни логички структури: Ваквите комбинациони

мрежи имаат сложена матрична структура , а нивната најважна

карактеристика е фактот што дава можност за програмирање на

врските помеѓу прекинувачките елементи, т.е. за поврзување на

прекинувачките елементи на начин којшто ќе биде зададен од

страна на корисникот.

3.6. Регистри: Ова се најчесто употребуваните елементи во

дигиталните уреди, и тоа посебно во комбинација со аритметичко-

логичките единици. Регистрите се составени од одреден број на

флип-флопови. Секој бит од информацијата се помни во посебен

флип-флоп, заради што регистрите припаѓаат во групата на

секвенцијални мрежи. Постојат повеќе видови на регистри но

најпознати се стационарните и поместувачките регистри

3.7. Бројачи: И бројачите спаѓаат во групата на секвенцијални мрежи,

затоа што како основен градбен елемент употребуваат мемориски

елемент, флип-флоп. Со секоја појава на импулсите на влезот од

бројачот доаѓа до последователно менување на состојбата на

бројачот.

3.8. Мемории: Мемориите чуваат бинарни податоци во неизменет

облик, така што по определен временски период тие податоци

можат повторно да се користат. Меморијата може да се сфати

како едно уредено множество на регистри, при што секој регистар

претставува една мемориска локација во која може да се чува

еден податок.

6

3.9. Дигитални кола за А/D И D/A конверзија: Постојат огромен број

на информации кој што треба да се обработаат со дигитални

уреди, а нивната природа е континуирана, аналогна.

Трансформацијата, односно претворањето на аналогните појави

во дигитални сигнали станува се позначајно со развојот на

дигиталната техника. За да се претвори некој сигнал од аналоген

во дигитален така што некој дигитален склоп ќе може да работи со

тој сигнал се изведува со помош на аналогно-дигитален (A/D)

Конвертор. Инверзната постапка спаѓа во доменот на

електронските кола коишто се викаат дигитално-аналогни (D/A)

конвертори. На влез од Д/А конвероторт доаѓа дигитален сигнал, а

на излез се добива аналоген сигнал.

7

4. Секвенцијални кола и нивна поделба

Предноста на секвенцијални работа е тоа што за да го извршат секој

чекор е потребно да се инсталира поедноставен хардвер, но од друга страна,

треба да помине многу подолг период додека дојде конечниот резултат. Ова

значи дека имплементацијата на некои задачи со помош на логиката на

комбинирање резултати за пократко време да се генерираат резултатите во

однос на имплементација врз основа на секвенцијални логика, но обемот на

двата хардвера ке биде поголем.

Секвенцијални логички кола може да се поделат на синхрони и

асинхрони. Во синхронизирана кола внатрешните состојби се менат на одделни

точки во времето под контрола на импулси за синхронизација на такт .

Брановидниот облик на пулсот обично е правоаголник . "ON " време се

дефинира како период додека сигналот е во состојба 1, и "исклучување" за

време на периодот кога сигналот е во состојба да 0.

Надминувањата на состојба во синхрони секвенцијални кола најчесто

се јавуваат кога се појавуват поминувањ со 0 до 1 или 1-0. Транзицијата од 0

до 1 се нарекува позитивен раб или раб стој, додека преминот 1-0

кореспондира со негативни или намалување на работниот тактички сигнал.

Синхрони секвенцијални кола се исто така познати како тактни

секвенцијални кола.

Во асинхрони секвенцијални кола не постои надворешен синхронизација

(тактен сигнал), така што колото се движи од една состојба до друга за да

иницира промени во основните влезови. Промената на состојба не се појавува

во одредени точки во времето, асинхрони кола работат со нивна брзина.

8

5. Лечеви

5.1. SR леч

Меморија е клучен дел од секвенцијалните кола. Овој блок обично се

состои од серија лечеви. Леч е логичко коло со мемориски тип со две

излегувања кои се комплементарни еден на друг. Основните Лечеви може да

се реализираат со крст-поврзување на две НИЛИ кола.

Влезен леч на колата се означени со Поставување и Ресетирај. Време

на нормална работа, излези П и П1 секогаш се комплементарни во врска една

со друга. Ние прифаќаме дека и двата влеза на 0, излезот П =1 и П на 0.

Излезот на колото G1 ќе биде еден, така што излезот П, G2 ќе биде 0. Коло поради тоа ќе биде стабилно со П =1 и П на 0, како што првично се претпоставува. Ако влезот Ресетирај сега е поставен на 1, излезот на G1 ќе биде променето на 0 и двете влезни кола G2, ќе биде на 0, така што нејзиното производство ќе се смени во 1 Бравата коло сега ќе стане стабилна со П1 = 0 и П = 1.

9

5.2. D леч

За да се избегне неопределената состојба на управуван SR леч двата влеза S и R не треба никогаш истовремено да бидат еднакви на 1. Тоа се постигнува со вградување на инвертор меѓу двата влеза и поврзување на влезовите во еден. Новиот влез се проследува кон колото како S влез, а комплементот на новиот влез се проследува како R влез. Лечот кој се добива на опишаниот влез се нарекува D (Delay) леч. Лечот има контролен влез С е 0. Ако С е 1 во лечот се чува вредноста дадена на влез D.

Комплементот на D се добива со НИ кола на влезот ⎯ С а влезот Д преку внесување инвертер и НИ кола на влезот ⎯ Р. Се додека контролниот влез C = 0, и СР влезови се високи и колото не може да ја промени нивната состојба независно нод D. Д влезот се мера , кога С = 1 Ако D = 1, П е поставен на 1, односно, коло се вели дека е во можност да го поставите.

10

6. Флип-Флоп

Во дигиталната обработка на податоци се јавува потреба од меморирање на одредени податоци, коишто порано или подоцна ќе се користат. За оваа цел се употребуваат мемориските елементи коишто служат за помнење на претходната логичка состојба. Бистабилниот мултивибратор познат како флип-флоп е електронско коло коешто има две стабилни состојби, така што тој може да се користи за меморирање на едно битен податок (единица или нула).

Електричните мрежи коишто имаат ваква карактеристика на помнење се викаат секвенцијално логички-прекинувачки мрежи, или скратено само секвенцијални мрежи.Типови на флип-флопови и нивните логички функции се претставени во следната табела:

11

Користена литература:

http://www.etf.unssa.rs.ba/~slubura/Impulsna_i_digitalna_elektronika/DIGITALNA%20ELEKTRONIKA/GLAVA7.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Flip-flop_(electronics)

http://w7r.blogspot.com/2012/06/set-reset-latch.htm l

http://faculty.kfupm.edu.sa/COE/ashraf/RichFilesTeaching/COE022_200/Chapter4_1.html

12