ELEMANIA
Digitale - Circuiti combinatori e sequenziali
Circuiti combinatori e sequenziali

Tutti i circuiti digitali studiati finora (porte logiche, addizionatori, encoder etc.) appartengono alla categoria dei circuiti logici combinatori. Il nome deriva dal fatto che i valori presenti in uscita in tali circuiti dipendono esclusivamente dalle combinazioni binarie in ingresso e non dalla sequenza temporale con cui tali combinazioni vengono fornite al circuito. In parole più semplici: il valore delle uscite (0 oppure 1) dipende solo dal valore presente (0 o 1) negli ingressi in quello stesso istante. Cambiando gli ingressi, cambiano anche i valori in uscita.

Viceversa i circuiti che andremo a studiare a partire da questa lezione si chiamano circuiti sequenziali: il nome, come vedremo meglio nel seguito deriva dal fatto che le uscite dipendono anche dalla sequenza (cioè dall'ordine con cui vengono forniti gli ingressi). Per fare un esempio, una porta AND è un circuito combinatorio, in quanto non ha nessuna importanza l'ordine con cui vengono forniti i due valori di ingresso: l'uscita dipende semplicemente dalla combinazione (00, 01, 10 o 11) presente in ingresso. Invece in un latch SR (il primo circuito sequenziale che studieremo), le uscite dipendono anche dall'ordine con cui vengono dati i due ingressi S e R.

Per fare un esempio non circuitale, una cassaforte la cui apertura dipende da una combinazione numerica, cioè da una serie di numeri che devono essere inseriti in esatta sequenza, è un dispositivo sequenziale (contrariamente a quanto potrebbe far pensare il nome "combinazione"). Invece valigia protetta da un codice numerico dove non è necessario inserire le cifre in una determinata sequenza, è un dispositivo combinatorio.

Circuiti sequenziali e dispositivi con memoria

Come vedremo meglio nel seguito, i circuiti sequenziali sono dispositivi con memoria. Con ciò si intende la capacità che hanno questi circuiti di "ricordare" il loro stato precedente. Ovviamente il termine "memoria" non deve essere pensato come la facoltà di memoria che hanno gli esseri umani (o anche gli animali). Si intende qualcosa di molto più semplice. Per fare un esempio, un interruttore può essere considerato un dispositivo con memoria, in quanto è in grado di "ricordare" (o meglio di "mantenere" indefinitamente nel tempo) il proprio stato aperto oppure chiuso. Invece un pulsante con ritorno è un dispositivo senza memoria, poiché non "ricorda" il proprio stato (appena viene a cessare l'ingresso - cioè il dito che preme il pulsante - cessa immediatamente anche l'uscita).

Tutti i dispositivi che andremo a studiare nelle prossime lezioni (i latch e i flip flop) servono per memorizzare un singolo bit, cioè un valore che può essere zero oppure uno. A scanso di possibili equivoci, memorizzare due valori non vuol dire memorizzare due bit: il bit è uno solo ed esso può assumere due valori possibili.

Per fornire un quadro di insieme dei componenti che andremo fra breve a vedere, si consideri la figura seguente, che mostra una specie di albero genealogico dei latch e dei flip flop (le frecce indicano che un componente viene costruito a partire da un altro):

I lettore potrebbe domandarsi perché tanti dispositivi diversi che hanno tutti il medesimo scopo di memorizzare un singolo bit. La risposta, come si vedrà meglio più avanti, è che con questi componenti si possono realizzare dispositivi che hanno scopi e funzioni molto diverse fra loro, come per esempio registri, memorie e contatori.

 

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