Дәріс 4 ЭЕМ элементтері және функционалдық түйіндер. Есептеу техника жабдықтарының элементтері

Логикалық элемент – логикалық функциялардың бірін іске асыратын электрондық құрылғы болып табылады. Өнеркәсіп шығаратын шағынсұлбалар серияларының ішінде көптеген логикалық элементтер бар. Принцитік сұлбаларда логикалық элементтік төртбұрышпен бейнеленеді. Төртбұрыштың ішінде логикалық элемент орындайтын функцияның белгісікөрсетіледі. Төртбұрыштың солжағындағы тұзу сызықтар элементтің кірістерін, ал оң жақтағылары – шығыстарын көрсетеді. 2.4-суретте цифрлық құрылғыларда қолданылатын негізі логикалық элементтер кескнделген:

ЖӘНЕ (конъюнктор &) элементі У=Х1·Х2; (2.4, а -сурет);

НЕМЕСЕ (дизъюнктер 1) элементі У=Х1+Х2; (2.4, ә -сурет);

ЕМЕС (инвертар 1) элементі У=Х (2.4, б -сурет);

2.4 – сурет. Логикалық элементтердің графикалық белгілері:

а – ЖӘНЕ; ә – НЕМЕСЕ; б – ЕМЕС; в – ЖӘНЕ-ЕМЕС; г – ЕМЕС-НЕМЕСЕ; ғ – НЕМЕСЕ-ЕМЕС; д – ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ; е – ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ-ЕМЕС; ё – 2 модулі бойынша қосқыш (сумматор)

Жоғарғыда көрсетілген элементтерден басқа күрделірек логикалық түрлендірулер орындайтын көптеген логикалық элементтер бар. Бұл түрлендірулер қарапайым логикалық операциялардың комбинациялары болып табылады. Мұндай элементтер қатарына мыналар жатады:

НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементі У=Х1·Х2 (2.4, в -сурет), бұл элемент бірлік сигналдар үшін ЕМЕС-НЕМЕСЕ элементіне (2.5, г -суретін қараңыз) сәйкес келеді;

НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементі У=Х1+Х2 (2.4, ғ -сурет);

ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ элементі У=Х1·Х2+Х3·Х4 (2.4, д -сурет). Бұл элементтің кірісінде Х1=X2=1 немесе Х3=X4=1 болса, онда шығысында У=1 болады, ал басқа жағдайлар үшін У=0.

ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементі (2.4, е -сурет). Бұл элементтің кірісінде Х1=X2=1 немесе Х3=X4=1 болған жағдайда оның шығысында У=0 болады, барлық қалған жағдайлар үшін У=1.

2.4 ё -суретте 2 модулі бойынша қосқыш элементтің (суммстордың) графикалық бейнесі келтірілген (). Бұл элементтің іс-әрекетін 2.9-кестеде көрсетілген.

2.9 – кесте.

Жәй логикалық элементтердің комбинациялары арқылы цифрлық құрылғылардың жеке функциональдық тораптарын жасауға болады. Мысалы, 2 модулі бойынша қосқышты 2 ЖӘНЕ 1 НЕМЕСЕ 2 ЕМЕС логикалық элементтерін пайдаланып жасауға болады (2.5 а -сурет). Егер де ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ сұлбасы мен екі инверторды пайдаланса, онда 2 модулі бойынша қосқыш үш-ақ элемент арқылы іске асырылады (2.5 ә -сурет).

Әр түрлі логикалық элементтерде кірістерінің саны да әр түрлі болуы мүмкін, ал ол кірістерді пайдалану тәртібі барлығы үшін бірдей. Кірісрдің кейбіреулері құрылғы жұмысы үшін пайдаланбауы да мүмкін. Мұндай жағдайларда ЖӘНЕ, ЖӘНЕ-ЕМЕС сұлбаларында пайдаланылмайтын кірістерді сұлбаны қоректендіруші кернеудің оң польюсіне, ал НЕМЕСЕ-НЕМЕСЕ-ЕМЕС, 2 модулі бойынша қосқыштар сұлбаларында ортақ сымға қосылады

2.5-сурет. 2 модулі бойынша қосқыштар сұлбасы:

а – ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ, ЕМЕС элементтерінен құрылған; ә – ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ, ЕМЕС элементтерінен құрылған

Басқа екі логикалық элементке тоқтала кетейік. Оларды пайдалана отырып, кез-келген, тіпті біршама көп элементтері бар логикалық құрылғылар құрастыруға болады. Біріншісі ЕМЕС-ЖӘНЕ элементі, ол “Шефферштрихы” деп аталатын функцияны орындайды және У=Х1/Х2 өрнегімен белгіленеді. Бұл функцияның мәні былайша анықталады: Х1 мен Х2 аргументтерінің 00, 01, 10, 11 комбинацияларына У функциясының 1, 1, 1, 0 мәндері сәйкес келеді. Екіншісі – “Пирс стрелкасы” деп аталатын ЕМЕС-ЖӘНЕ элементі, У=Х1↓Х2 өрнегімен белгіленеді де былайша анықталады: жоғарыда көрсетілген Х1 мен Х2 -нің комбинацияларына У функциясының 1, 0, 0, 0 мәндері сәйкес келеді.

Бұл элементтердің әрқайсысы толық функциональды болып табылады. Олардың әрқайсысын пайдаланып кез-келген негізгі логикалық элементті алуға, яғни кез-келген күрделі логикалық сұлбаларды құрастыруға болады.