Информатика учебник

5.3. Логические элементы персональных компьютеров

К основным логическим элементам современных персональных компьютеров относятся электронные схемы, реализующие операции И, ИЛИ, НЕ И– НЕ, ИЛИ – НЕ и другие, а также триггер.

Логический элемент - это часть электронной логической схемы, которая реализует электронную логическую функцию.

С помощью этих схем можно реализовать любую логическую функцию, описывающую работу устройств компьютера. Обычно в схемах бывают от двух до восьми входов и один или два выхода.

Входные и выходные сигналы, соответствующие двум логическим состояниям в логических элементах – 1 и 0 - имеют один из двух установленных уровней напряжения. Высокий уровень обычно соответствует значению “истина” (“1”), а низкий – значению “ложь” (“0”).

Каждый логический элемент имеет свое условное обозначение, которое выражает его логическую функцию.

Работу логических элементов описывают с помощью таблиц истинности.

Таблица истинности – это табличное представление вычислительной (логической) схемы (операции), в котором перечислены все возможные сочетания значений истинности входных сигналов (операндов) вмести со значением истинности выходного сигнала (результата операции) для каждого из этих сочетаний.

Логическая схема И - эта схема реализует конъюнкцию двух или более логических значений. Условное обозначение на структурных схемах логической схемы И с двумя входами представлено на рис.5.1.

Единица на входе схемы И будет тогда и только тогда, когда на всех входах будут единицы. Когда на одном входе будет ноль, на выходе также будет ноль.

x x * y y &	x	y	x * y
	0	0	0
	0	1	0
	1	0	0
	1	1	1

Рис. 5.1. Условное обозначение и таблица истинности схемы И

Связь между выходом z этой схемы и входами x и y описывается соотношением: z = x * y (читается как x и y).

Операция конъюнкции на структурных схемах обозначается знаком & (читается как амперсэнд), являющимся сокращенной записью английского слова and.

Логическая схема ИЛИ - эта схема реализует дизъюнкцию двух или более логических значений. Когда хотя бы на одном входе схемы ИЛИ будет единица, на ее выходе также будет единица.

Условное обозначение на структурных схемах логической схемы ИЛИ с двумя входами представлено на рис.5.2.

x x v y y 1	x	y	x v y
	0	0	0
	0	1	1
	1	0	1
	1	1	1

Рис. 5.2. Условное обозначение и таблица истинности схемы ИЛИ

Знак 1 на схеме соответствует обозначению, то есть значение дизъюнкции равно единице, если сумма значений операндов больше или равна 1.

Связь между выходом z этой схемы и входами x и y описывается соотношением: z = x v y (читается как x или y).

Логическая схема НЕ - эта схема реализует операцию отрицания (инвертор).

Связь между входом x этой схемы и выходом z можно записать соотношением: z = x, x, где x читается как “не x” или “инверсия x”.

Условное обозначение на структурных схемах логической схемы НЕ представлено на рис.5.3.

Рис. 5.3. Условное обозначение и таблица истинности схемы НЕ

Если на входе схемы 0, то на выходе 1. Когда на входе 1, на выходе 0.

Логическая схема И–НЕ - эта схема состоит из элемента И и инвертора и осуществляет отрицание результата схемы И.

Связь между выходом z этой схемы и входами x и y описывается следующим образом: z = x × y, где x × y читается как “инверсия x и y”.

Условное обозначение на структурных схемах логической схемы И–НЕ с двумя входами представлено на рис. 5.4.

x x × y y &		x	y	x × y
	°	0	0	1
		0	1	1
		1	0	1
		1	1	0

Рис. 5.4. Условное обозначение и таблица истинности схемы И–НЕ

Логическая схема ИЛИ–НЕ - эта схема состоит из элемента ИЛИ и инвертора и осуществляет отрицание результата схемы ИЛИ.

Связь между выходом z этой схемы и входами x и y описывается следующим образом: z = x v y, где x v y читается как “инверсия x или y”.

Условное обозначение на структурных схемах логической схемы ИЛИ–НЕ с двумя входами представлено на рис.5.5.

x x v y y 1		x	y	x v y
	°	0	0	1
		0	1	0
		1	0	0
		1	1	0

Рис. 5.5. Условное обозначение и таблица истинности схемы ИЛИ–НЕ

Содержание