Бесконтактные устройства обработки логической информации

Современные технические устройства переработки информации строятся из отдельных бесконтактных (в основном, полупроводниковых) логических элементов – устройств, входные и выходные сигналы которых могут принимать только два фиксированных значения: логического «0» и «1». При этом абсолютная величина сигнала существенного значения не имеет. Дискретизация сигналов управления и разделение их на два уровня позволяют применять к исследованию и описанию дискретных схем управления математическую теорию алгебры логики (Булеву алгебру), оперирующей с логическими переменными, имеющими два дискретных значения.

К достоинствам бесконтактных логических устройств относятся: малые масса и габариты, высокая технологичность и низкая стоимость, малая потребляемая энергия, высокая надежность, большая способность к микроминиатюризации и интеграции, высокие показатели серийнопригодности и быстродействия.

К недостаткам следует отнести: низкую помехоустойчивость и слабую устойчивость к статическому электричеству, сравнительно низкую радиационную стойкость, необходимость в стабилизированных источниках питания, энергозависимость.

В настоящее время большинство логических элементов реализуют в виде цифровых интегральных микросхем (ИМС) – комплекта изделий, необходимых для осуществления определенных логических и других функций, изготовленных по специальной технологии в виде единого конструктивного изделия, так называемых типовых устройств обработки логической информации.

Примерами таких типовых устройств могут служить:

– Триггеры - элементарные ячейки памяти, предназначенные для хранения одного бита информации (логического «0» или «1»);

– Счетчики – устройства для выполнения функций счета и задержек времени;

– Преобразователи кодов - устройство для автоматического изменения по заданному алгоритму соответствия между входными и выходными кодами без изменения их смыслового содержания (другими словами, это схемы для перевода одного многоразрядного кода в другой);

– Регистры - устройства для приёма, хранения и выдачи информации, представленной в виде многоразрядных двоичных кодов;

– Запоминающие устройства (устройства памяти) - это устройства, предназначенные для приёма, длительного хранения и выдачи информации, представленной в виде больших массивов многоразрядных двоичных кодов;

– Программируемые логические матрицы (ПЛМ) – гибкие устройства, перенастраиваемые на выполнение любых логических функций;

– Арифметико-логические устройства – гибкие программируемые устройства для выполнения разнообразных арифметических и логических операций.

– Микропроцессоры и микроконтроллеры - гибкие программно управляемые многофункциональные логические устройства, способные принимать, хранить обрабатывать (логически или арифметически) и выдавать информацию, представленную в виде многоразрядных двоичных кодов.

Более подробно эти и многие другие типовые устройства переработки логической информации изучаются в курсах: «Электроника», «Схемотехника средств автоматизации», «Микропроцессорные устройства СУ».

В последние годы основными техническими средствами автоматизации становятся промышленные программируемые микропроцессорные контроллеры.