Logické obvody
V predchádzajúcej téme sme sa zaoberali kódovaním a zápisom čísel, ale stále nevieme, do čoho a akým spôsobom sa naše cifry binárnej sústavy zapíšu, čo je jednotka a čo je nula. Na tejto stránke začneme budovať počítač od najmenších elementov. |
Základné hradlá 
Základné logické prvky: Základné logické prvky, ktoré sa správajú podľa príslušných pravdivostných tabuliek, tvoria hradlá NOT, NAND a NOR. Rovnaké pravdivostné tabuľky má napr. tranzistor, resp. dva tranzistory zapojené sériovo, či paralelne. Nasledujúce schémy nám poslúžia pre pochopenie princípu logických obvodov. |
| FYZIKÁLNA SCHÉMA | TABUĽKA HODNôT | SCHEMATICKÁ ZNAČKA |
 |
| Uin |
Uout |
| min(0) | max(1) |
| max(1) | min(0) |
|  |
| FYZIKÁLNA SCHÉMA | TABUĽKA HODNôT | SCHEMATICKÁ ZNAČKA |
 |
| Uin |
Uin' | Uout |
| min(0) | min(0) | max(1) |
| min(0) | max(1) | max(1) |
| max(1) | min(0) | max(1) |
| max(1) | max(1) | min(0) |
|  |
| FYZIKÁLNA SCHÉMA | TABUĽKA HODNôT | SCHEMATICKÁ ZNAČKA |
 |
| Uin |
Uin' | Uout |
| min(0) | min(0) | max(1) |
| min(0) | max(1) | min(0) |
| max(1) | min(0) | min(0) |
| max(1) | max(1) | min(0) |
|  |
Základné logické oprácie AND, OR, NOT, XOR
Logické oprácie AND, OR, NOT: Základné logické operácie môžeme realizovať vzájomnou kombináciou a spájaním základných hradiel s dvoma vstupmi e1 a e2 (NAND, NOR, NOT). |
| FYZIKÁLNA SCHÉMA | SCHEMATICKÁ ZNAČKA |
 |  |
 |  |
 |  |
Exkluziv OR - XOR Ďalším dôležitým logickým obvodom je hradlo XOR (exklusive OR), ktoré je zložené z hradiel NOT, AND a OR. Tento logický obvod je vhodný pre realizáciu operácie sčítania, čo vyplýva z tabuľky pravdivostných hodnôt.
|
| FYZIKÁLNA SCHÉMA | SCHEMATICKÁ ZNAČKA |
 |  |
Logická nula a logická jednotka: Fyzikálna zmena stavu hradla z hodnoty logickej nuly (napätie v intervale 0V - 0,4V podľa normy IEEE) na hodnotu logickej jednotky (napätie v intervale 2,8V - 5V) je spojitá, nazývame ju nábehová resp. dobehová hrana. Časový interval týchto hrán je minimalizovaný. |
Sčítačka - polovičná, plná, sériová
Polovičná sčítačka (HA - half adder): Keďže všetky matematické operácie sa dajú previesť na sčítanie, najdôležitejším obvodom aritmeticko-logickej jednotky je sčítačka. Pri sčítaní prvého bitu dvoch binárnych čísel neexistuje predchádzajúci prenos, preto pre realizáciu súčtu sa používa tzv. polovičná sčítačka. Logická realizácia odpovedajúceho obvodu vyplýva z tabuľky hodnôt. |
| e1 |
e2 | S (súčet) | C (carry - prenos) |
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 |
| FYZIKÁLNA SCHÉMA | SCHEMATICKÁ ZNAČKA |
 |  |
Plná sčítačka (FA - Full adder): Pri sčítaní ďalších bitov binárnych čísel už existuje prenos, preto pre realizáciu súčtu sa používa tzv. plná sčítačka. Logická realizácia odpovedajúceho obvodu vyplýva z tabuľky hodnôt. |
| e1i |
e2i | Ci-1 | Si | Ci |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| FYZIKÁLNA SCHÉMA | SCHEMATICKÁ ZNAČKA |
 |  |
Sériová sčítačka: Spojením polovičnej a plnej sčítačky dostaneme obvod, realizujúci súčet dvoch ľubovoľne dlhých binárnych čísel. Pre urýchlenie operácie sčítania sa používa tzv. paralelná sčítačka, ktorá akceptuje prenosy zo všetkých rádov binárneho čísla. Jej schéma je preto podstatne zložitejšia.
|
| FYZIKÁLNA SCHÉMA |
 |
Dalšie logické obvody
Kóder: je logický obvod, zložený zo základných hradiel, ktorý n vstupov zakóduje na log2 n signálov. Kóder sa používa pri minimalizácií signálnych ciest - pri vnútroprocesorových zberniciach.
|
Dekóder: je logický obvod, ktorý má opačný účinok, ako kóder (n vstupov dekóduje na 2n signálov).
|
Multiplexor: je logický obvod, ktorý podľa riadiaceho signálu vyberie jeden zo vstupných signálov.
|
Demultiplexor: je logický obvod, ktorý má opačný účinok, ako multiplexor - riadiaci signál rozhodne o tom, ktorý z výstupných signálov bude aktivovaný.
|
Odkazy na príbuzné témy
  
© Jana Machová
|