Логические основы компьютера

Дискретное устройство, которое преобразует последовательность двоичных сигналов и выдает значение одной из функций алгебры логики (логической операции), называется логическим элементом.

Основные логические элементы:

• логическое умножение
• логическое сложение
• логическое отрицание

Условные обозначения (схемы) логических элементов, реализующих логическое умножение, логическое сложение и отрицание.

В электронике базовыми и часто используемыми являются элементы, которые реализуют функции штрих Шеффера и стрелка Пирса. Ниже приведены их условные обозначения.

Дешифратор

Устройство, преобразующее входной двоичный код в сигнал на одном из выходов, называется дешифратором.
Говорят, что дешифратор имеет разрядность n, если он имеет n входов и 2n выходов. На вход дешифратору подается n двоичных сигналов-переменных, на одном выходе появляется логическая единица, на остальных – логические нули.

Логическая схема дешифратора

Назначение

Дешифраторы в компьютере используют и тогда, когда нужно обращаться к различным цифровым устройствам, и при этом номер устройства – его адрес – представлен двоичным кодом. 

Сумматор 

Электронная логическая схема, которая выполняет суммирование двоичных кодов, называется сумматором.

Если при суммировании не учитывается признак переноса, то соответствующая логическая схема называется полусумматором.

Полусумматоры также используются при построении компьютера, например, из двух полусумматоров можно построить один сумматор. Логическая схема сумматора

 

Мы построили электронную схему только для одного разряда, то есть одноразрядный сумматор. Обозначим такой элемент следующим образом:

Для того чтобы реализовать сумматор двоичных n-разрядных чисел, нам нужно правильно соединить одноразрядные сумматоры. Следующая схема реализует n-разрядный сумматор.

Назначение

Для того чтобы компьютер мог выполнять различные операции (как арифметические, так и логические), необходимо уметь конструировать устройства, которые будут преобразовывать последовательности нулей и единиц, получаемые на входе, в другие двоичные последовательности в соответствии с заданной функцией.

Триггер

Логический элемент, способный хранить один разряд двоичного числа, называется триггером. 

Основное назначение триггеров состоит в автоматическом использовании их в качестве реакции на некоторые события, происходящие с таблицами, с которыми связанны триггеры. Это свойство триггеров позволяет использовать их для реализации сложных форм ограничений целостности данных. Кроме того, рассматриваемое свойство превращает сервер из пассивного наблюдателя за происходящими изменениями данных в систему, оперативно реагирующую на такие изменения. Правила, в соответствие с которыми осуществляются активные действия сервера, определяются триггерами.