Логические элементы и типовые узлы ЭВМ

Компьютер – это сложное устройство, состоящее из множества взаимосвязанных устройств (процессор, память, контроллеры и т.д.), выполняющие определенные функции по обеспечению вычислительного процесса обработки данных. Каждое устройство выполнено на базе БИС или СБИС и представляет собой совокупность более мелких узлов (АЛУ, УУ, ОЗУ, ПЗУ и т.д.). Работа этих устройств обеспечивается с помощью типовых электронных узлов (СУММАТОРЫ, РЕГИСТРЫ, ТРИГГЕРЫ, ШИФРАТОРЫ, ДЕШИФРАТОРЫ, СДВИГАТЕЛИ), а каждый типовой электронный узел - это совокупность логических элементов (вентилей).

Логический элемент (вентиль) - это наименьшая функциональная часть, на которую может быть разбита ЭВМ при логическом проектировании и технической реализации. Физически реализуются в виде электронных схем, используя три базовые логические операции: и, или, не.

Логические элементы компьютера оперируют с электрическими сигналами (импульсами), имеющие два различные состояния (логически 1 или 0). Наиболее распространенными способами физического представления информации являются импульсный и потенциальный.

При импульсном способе код 1- наличие электрического импульса / код 0 – его отсутствие. Импульс характеризуется амплитудой и длительностью, причем длительность должна быть меньше временного такта машины);

При потенциальном способе код 1 - высокий уровень напряжения / код 0 - низкий уровень напряжения или его отсутствие. Уровень напряжения не меняется в течение всего такта работы машины. Форма и амплитуда сигнала при этом во внимание не принимаются. Фиксируется лишь сам факт наличия или отсутствия потенциала).

Операция НЕ реализована с помощью Инвертора, схема которого имеет вид:

Операция И реализована с помощью Коньюнктора, схема которого имеет вид:

Операция ИЛИ реализована с помощью Дизъюнктора, схема которого имеет вид:

С помощью этих схем можно реализовать любую логическую функцию, описывающую работу устройств компьютера. Обычно у вентилей бывает до восьми входов и один или два выхода.