При построении систем управления производственными процессами, аппаратуры телефонных станций, блоков вычислительных и счетных машин, связной радиоэлектронной аппаратуры (радиоприемников, телевизоров и т.д.) используются различные вентильные и переключающие схемы. Эти специальные схемы выполняют логические функции в арифметических, запоминающих и других устройствах вычислительных машин, микропроцессоров, телефонных станций и других систем. Имеется ограниченное число базовых логических электронных переключателей и вентилей, однако их различные комбинации позволяют получить многие другие схемы, на основе которых можно построить вычислительную машину, автоматизированную систему управления производственными процессами или спроектировать оборудование телефонных сетей.
Обработка цифровых и других данных в цифровых вычислительных машинах производится при помощи схем, имеющих в процессе работы два состояния: включено или выключено. Эти два состояния можно реализовать достаточно просто и надежно, причем переключение из одного состояния в другое может осуществляться очень быстро. Промежуточные значения проводимости, характерные для работы усилителей низкой и высокой частоты, в логических схемах не используются, поскольку присвоение определенных цифровых значений величинам проводимости транзистора практически невозможно из-за проблем, связанных с обеспечением надежности работы, стандартизации и совместимости схем.
Поэтому для представления единицы и нуля в соответствии с выражениями булевой алгебры используются состояния схемы включено и выключено, причем состояние единица- (1) соответствует истинному высказыванию (ИСТИНА), а состояние нуль (0) — ложному высказыванию (ЛОЖЬ). Как будет показано в данной главе, эти состояния позволяют сформулировать определенные логические утверждения для различных комбинаций схем, связанных с переключением и выполнением логических функций.
Триггер, схема которого описывается в разд. 8.2, является элементом памяти состояний нуль и единица; в процессе работы триггер переключается из одного состояния в другое, сохраняя полученное состояние неизменным до переключения. Схемы, реализующие логические функции при подаче импульсов на их входы, имеют такие необычные названия, как вентили И, ИЛИ и НЕ в соответствии с выполняемыми логическими операциями И, ИЛИ и НЕ. Схемы такого типа рассматриваются в данной главе.