Основные типы ЦУ

По принципу действия, выполняемым функциям и схемным особенностям выделяют два типа цифровых устройств: комбинационные и последовательностные устройства.

Устройства комбинационного типа обладают следующими свойствами и особенностями:

• любой выходной сигнал однозначно определяется совокупностью значений (комбинацией) входных сигналов (бит) в данный момент времени, т. е.

где п = 0,…, N — 1. При этом Y_n не зависит от предшествующих комбинаций входных сигналов и последовательности их поступления на вход устройства;

• • в схемах комбинационных устройств отсутствуют обратные связи, поэтому они не имеют информации о своем внутреннем состоянии;
• • комбинационные устройства не обладают памятью, о чем свидетельствуют соотношение (1.1) и отсутствие обратных связей. Поэтому любое изменение входного сигнала приводит к изменению выходного;
• • для описания комбинационных устройств используются логические функции, в которые не входит время;
• • для построения комбинационного устройства необходимо, как правило, располагать его аналитическим описанием, или структурной формулой.

На комбинационные устройства возлагаются основные функции при обработке информации цифровой системой. С помощью комбинационных устройств выполняются все логические и арифметические операции, операции контроля и диагностики функционирования цифровых систем, операции шифрации и дешифрации, формирования и преобразования логических функций, разделения потока цифровой информации по отдельным каналам и объединения потоков информации отдельных каналов в один поток и многие другие.

Для устройств последовательностного типа характерны следующие признаки:

• выходной сигнал Y_n (п = 0,…, N — 1) зависит не только от значений входных сигналов X_xi_,…, Х_т,…, Х₀ в данный момент времени, но и от предшествующих значений сигналов и последовательности их поступления на вход устройства. Примером может служить триггер. Если на его управляющий вход поступает сигнал записи, то его выходной сигнал зависит от входного информационного сигнала, а если сигнал хранения — то не зависит;

• • в схемах последовательностных устройств используются обратные связи, поэтому они имеют информацию о своем внутреннем состоянии и состоянии выхода;
• • последовательностные устройства обладают памятью благодаря наличию обратных связей;
• • для описания последовательностных устройств необходимо использовать время.

Основной функцией последовательностных устройств является хранение двоичной информации, или функция памяти. Поэтому их часто называют устройствами памяти. Простейшими устройствами памяти являются триггер, позволяющий хранить один бит информации, и регистр, составленный, но определенным правилам из триггеров. Функция памяти лежит в основе принципа функционирования всех цифровых систем. Помимо хранения результатов преобразования последовательностные устройства могут выполнять ряд функций, связанных с преобразованием информации. К ним относятся функции счета импульсов, сдвига отдельных битов кодового слова, преобразования параллельного кода в последовательный, последовательного кода в параллельный и др.

Главной особенностью ЦУ на системном уровне является программная управляемость, которая придает цифровой системе универсальные свойства. Ярким примером служит компьютер, позволяющий путем изменения прикладного программного обеспечения выполнять обработку различной информации (текстовой, звуковой, видео). Компьютер может быть также использован для многих других целей.