Код. Тайный язык информатики

Когда переключатели разомкнуты, входы обоих инверторов равны 0. Таким образом, оба выходных сигнала инверторов (которые подаются на входы вентиля И) равны 1. Это означает, что выход вентиля И равен 1. При замыкании любого из переключателей выход вентиля И будет равен 0.

Чтобы выбрать черную кошку, мы замыкаем первый переключатель. Это можно сделать, используя один инвертор и вентиль И.

Выход вентиля И будет равен 1 только в том случае, если первый переключатель замкнут, а второй — разомкнут.

Аналогично замыкание второго переключателя будет означать выбор рыжей кошки.

Замыкание обоих переключателей означает, что нам нужна кошка «другого» цвета.

Теперь давайте объединим описанные выше четыре небольшие схемы в одну. (Как обычно, черными точками обозначаются соединения проводов; провода, на пересечениях которых черных точек нет, не соединены.)

Понимаю, в этих хитросплетениях проводов сложно разобраться. Однако если вы внимательно проследите, откуда подаются сигналы на входы каждого из вентилей И, и проигнорируете то, куда еще они идут, то увидите, что схема работает. Если оба переключателя разомкнуты, выход Б будет равен 1, а остальные — 0. Если первый переключатель замкнут, выход Ч будет равен 1, а остальные — 0 и т. д.

Для соединения вентилей и инверторов существует несколько простых правил: выход одного вентиля (или инвертора) может являться входом одного или нескольких других вентилей (инверторов). Однако выходы двух или более вентилей (инверторов) никогда не соединяются друг с другом.

Эта схема, состоящая из четырех вентилей И и двух инверторов, называется дешифратором двух линий на четыре. На его вход подается два бита, которые в различных комбинациях могут представлять четыре разных значения. На его выходе образуются четыре сигнала, лишь один из которых равен 1 в любой момент времени (какой конкретно, зависит от входных значений). По аналогичному принципу вы можете создать дешифратор трех линий на восемь или дешифратор четырех линий на шестнадцать и т. д.

Еще раз приведу упрощенное логическое выражение для выбора кошки:

(С × ((М × (Б + Р)) + (Ж × (1 − Б)))) + Ч.

Каждому знаку «+» в этом выражении должен соответствовать вентиль ИЛИ, а каждому знаку «×» — вентиль И.

Порядок символов слева от схемы соответствует их порядку в выражении. Эти сигналы поступают от переключателей, соединенных с инверторами и дешифратором «2 на 4». Обратите внимание на использование инвертора для реализации части выражения 1 − Б.

Вы можете подумать, что в схеме используется слишком много реле, и это действительно так. В ней присутствуют два реле для каждого вентиля И и ИЛИ и одно реле для каждого инвертора. Могу лишь посоветовать привыкнуть к такому положению дел. В следующих главах мы будем использовать гораздо больше реле. Просто радуйтесь, что вам не придется покупать реле и собирать эти схемы дома.

Сейчас мы рассмотрим еще два логических вентиля. Оба используют выход реле, на котором присутствует напряжение, когда реле не активировано (выход, используемый в инверторе). Например, в следующей конфигурации выход одного реле подает питание на вход второго. Когда оба входа отключены от источника питания, лампочка горит.

При замыкании верхнего выключателя лампочка гаснет.

Лампочка гаснет из-за того, что на второе реле не подается питание. Точно так же лампочка гаснет при замыкании нижнего выключателя.

Когда замкнуты оба переключателя, лампочка тоже не горит.

Это поведение прямо противоположно поведению вентиля ИЛИ. Такая схема называется вентилем ИЛИ-НЕ.

Его символ аналогичен символу вентиля ИЛИ, за исключением того, что на выходе изображен небольшой кружок, означающий инвертировать. Вентиль ИЛИ-НЕ соответствует следующей схеме.

Результаты работы вентиля ИЛИ-НЕ представлены в таблице.

Они противоположны результатам работы вентиля ИЛИ, выход которого равен 1, если один из двух его входов равен 1, а 0 — только если оба входа равны 0.

Далее показан еще один способ соединения двух реле.

В данном случае два выхода соединены. Это похоже на конфигурацию вентиля ИЛИ, только здесь используются другие контакты. Лампочка горит, когда оба переключателя разомкнуты.

Лампочка продолжает гореть при замыкании верхнего переключателя.

Точно так же лампочка продолжает гореть и при замыкании нижнего переключателя.

Только при замыкании обоих переключателей лампочка гаснет.

Это поведение прямо противоположно поведению вентиля И. Такая схема называется вентилем И-НЕ. Вентиль И-НЕ изображается так же, как и вентиль И, но с кружком на выходе, который означает, что выходной сигнал противоположен выходному сигналу вентиля И.

Вентиль И-НЕ демонстрирует следующее поведение.

Обратите внимание: выход вентиля И-НЕ противоположен выходу вентиля И. Выход вентиля И равен 1, только если оба входа равны 1; в противном случае выход равен 0.