Оглавление
Логические элементы, конечно, хорошо. Но скучно. Они очень простые и совсем не интересные.
Так что давайте с помощью вышеперечисленной элементарной логики сделаем что-нибудь посложнее и попрактичнее? Что-нибудь полезное, что на самом деле используется в схемотехнике? И что мы точно будем использовать в нашем микропроцессоре.
В тех же институтах почти сразу рассказывают, например, о (де)кодерах. Декодер (схемотехнический), это такое устройство, которое принимает на вход кодированный сигнал (двоичное число, например), а на выход выдает линейный, “декодированный” (подает напряжение на линию номер “входное число”). То есть, если на трех проводках входа закодировано бинарное число 3 (0112), то декодер подаст напряжение только на 4-ый выход (четвертый, потому что 0 - первый, 1 - второй и т.д.). А если число 1 (0012) - то на второй.
Нам декодер будет нужен, и не раз. Например, чтобы активировать N-й провод шины по взятому из ПЗУ битовому числу.
На схеме такой декодер. Слева - вход(ы), бинарное число; младший бит, нулевой, вверху; старший внизу. Справа - выходы, подписанные контактные площадки, первый выход (номер “ноль”) вверху, последний внизу.
Попереключайте входы, я выставил ttl на 30 секунд, чтобы не спешить.
Двоичный декодер
:o white :c cyan :x orange :r red
+------------------------------------------------+
| |
| o o o oo oo ooooooooooo |
| oooo ooo ooo oo oo ooooooooooo |
| o o o oo oo o oooo oooo |
| ooo o o o o ooo ooo ooo |
| o o o o o oo oo oo ooo ooooooo |
| o o o oooo ooo oo oo oooooooo ooo oxxxx |
| o o o o o oo oo oo ooooooo ooo |
| ooo o o o o ooo ooo ooo |
|ccccoooooo o o oo oo o oooo oooo |
| o o oooo oo oo ooooooooooo |
| o o o o oo oo ooooooooooo |
| oo o o o |
| o o o o oo ooooooooooo |
| o oooo ooo oooooo oo ooooooooooo |
| o o o o oo o ooooo ooooo |
|ccccooooo oooo o o oooo ooooo |
| o o o oo oo oo ooooo ooooo |
| ooo o oooo ooo oo oo oooooooooo oooxxxx |
| o o o o oo oo oo ooooo ooooo |
| ooo o o o o ooooo ooooo |
| o o o o oo oo o ooo ooo |
| ooo o o oooo oo oo ooooooooooo |
|ccccooooo ooo oooo oo oo ooooooooooo |
| o o o |
| o o o oo oo ooooooooooo |
| oooo ooo ooo oo oo ooooooooooo |
| o o o oo oo o oooo oooo |
| o o o o ooo ooo ooo |
| o o o oo oo ooooooo ooo |
| o oooo oooooo oo oooooooooo ooxxxx |
| o o o oo oo oooo oooooo |
| o o o o ooo ooooooo |
| o o o oo oo o ooo ooo |
| o o oooo oo oo ooooooooooo |
| o o o oo oo ooooooooooo |
| o o o |
| o o o oo ooooooooooo |
| oooo ooo oooooo oo ooooooooooo |
| o o o oo o oooo oooo |
| o o o o ooo ooo ooo |
| o o o oo oo ooooooo ooo |
| o oooo oooooo oo oooooooooo ooxxxx |
| o o o oo oo ooooooo ooo |
| o o o o ooo ooo ooo |
| o o o oo oo o oooo oooo |
| o o oooo oo oo ooooooooooo |
| o o o oo oo ooooooooooo |
| o o o |
| o o o rr rr rrrrrrrrrrr |
| oooo ooo ocr rr rr rrrrrrrrrrr |
| o o o rr rr r rrrrrr rrr |
| o o o r rrrrr r rrr |
| o o o rr rr rr rrrr rrrrrr |
| o oooo ocr rr rr rrrrrrrr rrr rxxxx |
| o o o rr rr rr rrr rrr |
| o o o r rrrrrrr rrr |
| o o o rr r rrrrrrr rrr |
| o o oocrrrr rr rrrrrrrrrrr |
| o o o rr rrrrrrrrrrr |
| o o o |
| o o o oo ooooooooooo |
| oooo ooo oooooo oo ooooooooooo |
| o o o oo o ooo ooo |
| o o o o ooo ooooooo |
| o o o oo oo oo ooo oooo |
| o oooo ooo oo oo oooooooooooo oxxxx |
| o o o oo oo oo ooooooo ooo |
| o o o o ooo ooo ooo |
| o o o oo o oooo oooo |
| o o ooooooo oo ooooooooooo |
| o o o oo ooooooooooo |
| o o o |
| o o o oo oo ooooooooooo |
| oooo ooo ooo oo oo ooooooooooo |
| o o o oo oo o ooooo oooo |
| o o o o oooo oooooo |
| o o o oo oo ooo ooooooo |
| o oooo oooooo oo oooooooo ooxxxx |
| o o o oo oo ooo ooo ooo |
| o o o o ooo ooo ooo |
| o o o oo o oooo oooo |
| o o ooooooo oo ooooooooooo |
| o o o oo ooooooooooo |
| o o o |
| o o o oo ooooooooooo |
| oooo ooo oooooo oo ooooooooooo |
| o o o oo o ooo ooo |
| o o o o ooo ooo ooo |
| o o o oo oo ooooooo ooo |
| o oooo oooooo oo ooooooooooo ooxxxx |
| o o o oo oo ooooo ooooo |
| o o o o ooooo ooooo |
| o o o oo o ooooo ooooo |
| o o ooooooo oo ooooooooooo |
| o o o oo ooooooooooo |
| |
+------------------------------------------------+
Как работает этот декодер?
Во-первых, в нем можно выделить 8 горизонтальных логических блоков (я выделил красненьким один из них) на три входа каждый (там же, голубеньким) и со своим подписанным выходом.
Во-вторых, на каждый из этих входов навешены инвертеры в бинарном виде (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111, младший вверху; 1 - NOT, 0 - NOT+NOT), которые заведены на элемент AND из прошлого раздела. При этом пары инверторов (NOT + NOT) играют роль диодов, не позволяя сигналам с элемента AND распространятся обратно к другим входам других элементов AND, нарушая логику, при этом не меняя сам сигнал. Вот и первое практическое применение “диодов”, о которых мы упоминали ранее.
В-третьих, три главных входа выводятся на общую вертикальную шину, от которой одинаково размножаются на каждый логический блок (здесь как раз хорошо видно правило “пересечение проводников является пересечением проводников”).
Вот и все. При кажущемся засилии вентилей все довольно просто.
Поиграйтесь с декодером, это забавно. Я даже сейчас, когда перепроверяю этот написанный текст, с удовольствем их переключаю. При желании, количество входов можно увеличивать многократно. Правда, количество выходов будет расти экспоненциально - увеличиваем входы на 1, увеличиваем выходы в 2 раза. Вот она - наглядная разница между позиционными счислением и счетным )).
А дальше у нас на очереди - страшные триггеры…
Copyright (c) 2023 Iaaa