Чарльз Петцольд - Код. Тайный язык информатики

Мы можем достаточно легко объединить несколько однобитных защелок в многобитную. Все, что для этого нужно сделать, — соединить входы «Запись».

Эта 8-битная защелка содержит восемь входов и восемь выходов. Кроме того, защелка имеет один вход под названием «Запись», который обычно равен 0. Чтобы сохранить 8-битное значение в этой защелке, подайте на вход «Запись» 1, а затем 0. Эту защелку также можно изобразить следующим образом.

Или так, чтобы она больше напоминала изображение однобитной.

Другой способ соединения восьми однобитных защелок более сложен. Допустим, нам нужен только один сигнал «Ввод данных» и один сигнал «Вывод данных». Однако мы хотим сохранить значение сигнала «Ввод данных» восемь раз в течение дня или восемь раз в течение следующей минуты. Кроме того, мы хотим иметь возможность в дальнейшем просмотреть эти восемь значений, только бросив взгляд на один сигнал «Вывод данных».

Другими словами, вместо сохранения одного 8-битного значения, как в случае с 8-битной защелкой, мы хотим сохранить восемь отдельных однобитных значений.

Почему мы хотим сделать именно так? Вероятно, потому, что у нас есть только одна лампочка.

Мы знаем, что нам требуется восемь однобитных защелок. Давайте пока не будем волноваться, как именно данные в них сохраняются. Сосредоточимся на проверке сигналов «Вывод данных» этих восьми защелок, используя только одну лампочку. Конечно, мы могли бы проверять выход каждой защелки, вручную перенося лампочку от одной защелки к другой, но мы бы предпочли более автоматизированный способ. Фактически мы хотим выбирать одну из восьми однобитных защелок, используя переключатели.

Сколько переключателей нужно? Если хотим выбрать один из восьми элементов, потребуются три переключателя. Три переключателя могут представлять восемь разных значений: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111.

Итак, вот наши восемь однобитных защелок, три переключателя, лампочка и устройство, которое необходимо поместить между переключателями и лампочкой.

Устройство — это некий корпус с восемью входами сверху и тремя входами слева. Замыкая и размыкая три переключателя, мы можем выбрать, какой из восьми входов должен быть перенаправлен на выход в нижней части корпуса. Этот выход зажигает лампочку.

Так что же это за устройство? Мы уже видели что-то подобное, хотя и не с таким количеством входов. Оно похоже на схему, которую мы использовали в главе 14 в первой модифицированной версии сумматора. В том случае нам нужно было нечто позволяющее выбрать, откуда должен поступать сигнал на вход сумматора: от ряда переключателей или с выхода защелки. Тогда мы назвали устройство селектором «2 на 1». В данном случае нам нужен селектор «8 на 1» .

Селектор восьми линий на одну имеет восемь входов для данных (вверху) и три входа для выборки (Select, Sel) (слева). Входы Select позволяют выбрать, сигнал какого входа для данных появится на выходе. Например, если сигналы Select равны 000, то выходной сигнал совпадает с D0. Если входы Select равны 111, то выходной сигнал совпадает с D7. Если входы Select — 101, выходной сигнал совпадает с D5. Приведем таблицу логики для этого селектора.

Селектор «8 на 1» состоит из трех инверторов, восьми четырехвходовых вентилей И и одного восьмивходового вентиля ИЛИ.

Эта схема может показаться довольно запутанной, однако с помощью следующего примера постараюсь убедить вас, что она работает. Допустим, сигналы Sel2 и Sel0 равны 1, а сигнал S1— 0. На входы шестого сверху вентиля И подаются сигналы Sel0, Sel1, Sel2, каждый из которых равен 1. Ни на один другой вентиль И эти три сигнала не подаются, поэтому выход всех остальных вентилей И будет равен 1. Выход шестого вентиля И — 0 при D5, равном 0, или 1 при D5, равном 1. То же касается крайнего справа вентиля ИЛИ. Таким образом, если сигналы для выборки равны 101, выходной сигнал совпадает с сигналом D5.