Комбинационная и последовательная логика
Цифровая электроника является основой современных технологических достижений. Цифровые устройства создаются с использованием принципов булевой логики. Булева логика, основанная на характере выходных данных, делится на комбинационную логику и последовательную логику. Каждый тип логики можно использовать для реализации различных цифровых элементов, используемых сегодня.
Комбинационная логика
В комбинационной логике выход является функцией только текущих входов. Выход не зависит от предыдущих выходов; поэтому ее иногда называют логикой, не зависящей от времени.
Комбинационная логика используется для выполнения логических операций над двоичными входными сигналами и двоичными данными. Арифметико-логическое устройство ЦП выполняет комбинационные операции над строкой данных. Полусумматоры, полные сумматоры, мультиплексоры, демультиплексоры, декодеры и кодировщики также строятся на основе комбинационной логики.
Последовательная логика
Последовательная логика - это форма булевой логики, в которой результат является функцией как текущих входов, так и прошлых выходов. В большинстве случаев выходной сигнал подается обратно в схему как новый вход. Последовательная логика используется для проектирования и построения конечных автоматов. Фундаментальной реализацией последовательной логики являются триггеры. Триггеры предназначены для сохранения состояния системы, поэтому считаются базовым элементом памяти.
Последовательная логика далее делится на синхронную логику и асинхронную логику. В синхронной логике логическая операция циклически повторяется через колебательный сигнал, подаваемый на каждый триггер в схеме. Этот сигнал, часто называемый тактовым импульсом, активирует логическую схему на одну операцию.
Основным преимуществом синхронной логики является ее простота. Основными недостатками синхронной логики являются ограниченная доступная тактовая частота и требование тактового сигнала для каждого триггера. В результате скорости синхронных цепей ограничены и происходит потеря энергии при распределении сигнала на каждый элемент триггера.
В асинхронной логике все триггеры не синхронизируются в одном и том же цикле. Скорее, каждый отдельный триггер тактируется через основной тактовый сигнал или через выход другого триггера. Следовательно, скорости асинхронных логических схем намного выше, чем синхронных схем. Несмотря на то, что асинхронная логика эффективна, ее сложно разработать и реализовать, и она создает проблемы, если два сигнала перекрываются.
В чем разница между комбинационной и последовательной логикой?
• Комбинационная логика использует только текущие входы для определения выхода, в то время как последовательная логика использует как текущие входы, так и предыдущие выходы для определения текущего входа.
• Комбинационная логика используется для реализации основных логических операций, а последовательная логика используется для создания элементов памяти.
• Последовательная логика использует обратные связи от выхода к входам, в то время как комбинационная логика не требует обратных связей.
