Описание схемы
Структурная схема цифрового устройства
Цифровые устройства выполняют функции обработки информации, отображаемой в виде двоичных кодовых комбинаций, и в общем случае любое из них может быть представлено в виде некоторого устройства с неизвестной внутренней структурой (рис. 1.1), имеющего входы х1, х2 ,…..хn и выходы z1, z2,…… zк
Рис. 1.1
Устройство под действием двоичных комбинаций состояний входов (входных сигналов) переходит из одного внутреннего состояния в другое и формирует двоичные комбинации состояний выходов (выходные сигналы).
Закон функционирования (алгоритм функционирования) устройства – это соответствие последовательностей двоичных комбинаций состояний входов последовательностностям двоичных комбинаций состояний выходов. Двоичные комбинации состояний некоторых объектов называют иногда наборами.
Эта схема может быть детализирована в плане выделения из неё некоторых элементов, комбинации состояний которых будут определять внутренние состояние устройства (рис. 1.2). Эти элементы являются элементами памяти (ЭП) [4, 6, 7, 8, 9, 11, 15, 21].
Эта структурная схема (часто её называют канонической, обобщенной или моделью Хаффмена [11,12]) содержит также блок ЛП (логический преобразователь), часто называемый КС (комбинационная схема).
Блок ЛП (КС) имеет алгоритм функционирования, при котором каждой комбинации состояний входов х1, х2 … хn, … х n+s соответствует одна комбинация состояний выходов z1, z2 … zk, … zk+s. Отсюда и термин комбинационная схема.
Входы х1, х2 … хn – внешние входы устройства.
Входы хn+1, … х n+s – внутренние входы комбинационной схемы, являющиеся выходами элементов памяти.
Рис. 1.2
Выходы z1, z2 … zk – внешние выходы устройства.
Выходы zk+1 … zk+s – внутренние выходы комбинационного устройства, являющиеся входами элементов памяти.
Элементы памяти являются устройствами, занимающими два состояния 0 и 1. Комбинации их состояний являются внутренними состояниями устройства.
Состояние выходов логического преобразователя зависит не только от состояния внешних входов, но и от состояния внутренних входов, являющихся выходами элементов памяти.
Переход устройства из одного внутреннего состояния в другое происходит при изменении состояния внешних входов.
При изменении состояния внешних входов, приводящем к изменению внутреннего состояния, изменяется состояние внутренних выходов таким образом, что оно соответствует состоянию элементов памяти в следующем внутреннем состоянии.
Элементы памяти под действие внутренних выходов переходят в состояние, соответствующее следующему внутреннему состоянию.
При этом состояние внешних выходов при одном и том же состоянии внешних входов может быть различным, так как оно определяется не только внешними входами, но и состоянием элементов памяти. Состояние же элементов памяти определяется предисторией работы устройства, то есть теми последовательностями комбинаций состояний входов (входными сигналами), которые поступали на вход устройства в предыдущие моменты времени.