Защелки.

В ЭВМ память исполь­зуется для хранения, как команд, так и данных. Чтобы создать один бит памяти, нужна схема, которая каким-то образом "запо­минает" предыдущие входные значения.

Такую схему можно создать из двух вентилей НЕ-ИЛИ, как показано на рисунке:

Такая схема называется SR-защелкой.У нее есть два входа:

S (Setting — установка)

R (Resetting — сброс).

У нее также есть два ком­плиментарных (взаимно противоположных) выхода: Qи . В отличие от комбинационной схемы, выходные сигналы защелки не определяются текущими состояниями входных сигналов.

Принцип работы защелки.

1. Предположим, что S = 0 и R = 0. Предположим также, что Q = 0.

Так как значение Q подается на вход верхнего вентиля НЕ-ИЛИ, то оба входа этого вентиля равны 0, и его выход, , равен 1, в соответствии с таблицей истинности вентиля НЕ-ИЛИ.

2. Предположим, что Q = 1, a R и S все еще равны 0. Верхний вен­тиль имеет на входах 0 и1 и на выходе , значение которого подается на вход нижнего вен­тиля, на выходе которого, в соответствии с таблицей истинности вентиля НЕ-ИЛИ, Q, = 1. То есть, такое сочетание сигналов также устойчиво.

Состояние, когда оба выхода , не устойчиво, поскольку в этом случае оба вентиля имели бы на входе два нуля, что привело бы к единице на вы­ходе, а не к нулю.

Точно так же невозможно иметь оба выхода , посколь­ку это привело бы к появлению на входах обоих вентилей НЕ-ИЛИ входных сигналов 0 и 1, что соответствует выходному сигналу 0, а не 1.

ВЫВОД: при R = S = 0 защелка имеет два устойчивых состояния, кото­рые мы будем называть 0 и 1 в зависимости от значения Q.

Рассмотрим действие входных сигналов на состояние за­щелки.

Предположим, что S принимает значение 1, в то время как Q = 0. Тогда входные сигналы верхнего вентиля равны 1 и 0, что ведет к выходному сигналу . Это изменение делает сигнала на входе нижнего вентиля равными 0, и, следова­тельно, выходной сигнал равняется 1. Таким образом, установка Sв значение 1 переключает состояние Q с 0 на 1,

Установка R в значение 1, когда защелка нахо­дится в состоянии 0, не вызывает изменений, поскольку выход нижнего вентиля НЕ-ИЛИ равен 0 как для входов 10, так и для входов 11.

Используя подобные рассуждения, можно убедится в том, что при состоянии защелки 1 (то есть при Q = 1) установка S в зна­чение 1 не вызывает изменений, но установка R в значение 1 приводит к изменению состояния защелки.

Таким об­разом, если S принимает значение 1, то Q равняется 1 независимо от предыдуще­го состояния защелки.

Таким же образом, переход R в значение 1 вызывает установку Q равную 0, независимо от предыдуще­го состояния защелки.

Схема "запоминает", какой единичный сигнал был последним: S или R.

Используя это свой­ство, можно использовать защелку в качестве памяти

Часто удобно, чтобы защелка меняла состояние только в определенные момен­ты. Чтобы обеспечить это используются син­хронные SR-защелки:

Эта схема имеет дополнительный синхронизирующий вход. Если этот вход равен 0, то оба выхода вентилей И равны 0, не зависимо от значения S и R и защелка не меняет своего состояния.

Когда значение синхронизирующего входа равно 1, состояние защелки становится зависимым от S и R. Для обозначения факта появления единицы на синхронизирующем входе часто используются термины включениеи стробирование.

В случае когда S = R = 1, . И когда и R, и S в конце концов возвращаются к 0, схема становится не­определенной. Если один из входов принимает значение 0 раньше, чем другой, оставшийся в состоянии 1 «побеждает», потому что именно единичный вход управляет состоянием защелки.

Если оба входа переходят к 0 одновременно (что очень маловероятно), защелка выбирает одно из своих устой­чивых состояний произвольным образом.