Digitaalipiirit.html

Digitaalipiirit ovat elektroniikassa ja tietokonetekniikassa piirejä, jotka käsittelevät signaaleja muutaman (yleensä kahden) erillisen signaalitason avulla. Yleensä nämä signaalitasot merkitään "0" ja "1" ja käytännön kytkennässä niitä vastaavat esimerkiksi 0V ja +5V jännitteet. Käytännössä kaikkien nykyisten tietokoneiden suorittimet on toteutettu digitaalipiireinä. Digitaalipiireistä poiketen analogiset piirit käsittelevät jatkuvasti portaattomasti muuttuvia signaalitasoja. Digitaalipiirien toimintaa käsittelevää tekniikan alaa voidaan kutsua digitaalitekniikaksi, tai tietokonetekniikaksi sillä alat liittyvät läheisesti toisiinsa. Piirien fyysinen toteuttaminen taas liittyy elektroniikkaan.

Usein digitaalipiirit toimivat tahdistettuna johonkin halutun suuruiseen oskillaattorin tuottamaan kellotaajuuteen, jolloin piiri saadaan esimerkiksi suorittamaan jokin toiminto tietyin aikavälein. Tällaista piiriä kutsutaan synkroniseksi piiriksi. Asynkroniset piirit taas eivät käytä kellosignaalia toimintojensa tahdistukseen, vaan toisistaan riippuvat alilohkot käyttävät kättelyprotokollaa toimintansa tahdistamiseen. Asynkronisten piirien suunnittelu on huomattavasti vaikeampaa, mutta toisaalta niiden suorituskyky on parempi ja tehon kulutus pienempi

Piirien toimintaa tutkitaan ja suunnitellaan Boolen algebran avulla. Yksinkertaisen digitaalipiirin toiminnallisuus voidaan esittää totuustauluna, jossa on listattu kaikki sisääntulevien signaalien mahdolliset kombinaatiot ja niitä vastaavat ulostulot. Mikäli piiri on sekventiaalinen, eli sen seuraava tila riippuu sisääntulojen lisäksi piirin edellisestä tilasta, voidaan piirin toiminta esittää tilakoneena joka edelleen voidaan muuntaa totuustauluksi. Totuustaulusta voidaan johtaa loogisista operaatioista (AND, OR, yms.) muodostuvat lausekkeet ulostuloille käyttämällä esimerkiksi Karnaugh’n karttaa. Nämä lausekkeet ovat toteutettavissa fyysisesti loogisilla porteilla, jotka nykyään koostuvat tyypillisesti muutamasta mikropiirillä olevasta transistorista. Monimutkaisia digitaalipiirejä voidaan suunnitella ja simuloida esimerkiksi tietokoneavusteisilla suunnittelutyökaluilla (CAD), tai nostaa abstraktiotasoa käyttämällä laitteistokuvauskieliä. Laitteistokuvauskielellä kirjoitettua mallia voidaan usein hyödyntää logiikkasynteesissä.

Digitaalipiirien rakenneosia ovat:

Looginen portti (suorittaa yhden loogisen operaation)
Kiikkupiiri (logiikkaporteista koostuva muisti)

Digitaalipiirejä ovat:

muokkaa Katso myös

Tämä tekniikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.