KWALIFIKACJA INF1 + INF2 + INF8 - CZERWIEC 2010

PYTANIE NR 8.
Przedstawiony na schemacie przerzutnik typu D jest zbudowany z bramki NOT i czterech bramek
Ilustracja przedstawia schemat przerzutnika typu D, który jest zbudowany z bramki NOT oraz czterech bramek NAND.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Poprawna jest odpowiedź "NAND", ponieważ klasyczne realizacje przerzutnika typu D często buduje się z inwertera (NOT) oraz zestawu bramek NAND tworzących zatrzask i układ sterowania sygnałem D.
Bramki AND/OR bez negacji nie dają tak łatwo wymaganych sprzężeń, a NOR odpowiada innemu wariantowi realizacji.

Pełne wyjaśnienie:

Przerzutnik typu D jest układem sekwencyjnym, czyli takim, którego wyjście zależy nie tylko od bieżących wejść, ale też od stanu poprzedniego (pamięć). Aby uzyskać własność "zapamiętania", w schemacie muszą pojawić się sprzężenia zwrotne oraz odpowiednie bramkowanie sygnału danych.

W praktyce bardzo często spotyka się implementacje, w których rdzeń pamiętający (zatrzask) oraz bramkowanie realizuje się na bramkach NAND. Taki wybór nie jest przypadkowy: NAND jest bramką "uniwersalną", tzn. da się z niej zbudować wiele funkcji logicznych, a przy tym łatwo realizuje się na niej układy z negacją i sprzężeniem zwrotnym. Wskazówką jest też obecność inwertera NOT – typowo potrzebuje się zarówno sygnału D, jak i jego dopełnienia, aby sterować gałęziami logiki w przerzutniku/zatrzasku.

Dlatego odpowiedź "NAND" pasuje do opisu "bramka NOT i cztery bramki …" jako do znanego, standardowego wariantu budowy przerzutnika D.

Pozostałe odpowiedzi są mylące z typowych powodów:

  • "AND": sama bramka AND nie ma wbudowanej negacji; uzyskanie stabilnego elementu pamiętającego wymagałoby dodatkowych inwersji/sprzężeń i zwykle nie prowadzi do tak zwartej, klasycznej realizacji o podanej liczbie bramek.
  • "OR": analogicznie jak AND, nie daje w prosty sposób standardowej realizacji zatrzasku/przerzutnika w tej konfiguracji; układy sekwencyjne wymagają odpowiedniego kształtowania sygnałów i negacji.
  • "NOR": istnieją realizacje zatrzasków na NOR, ale opis wskazuje na wariant z NOT + cztery jednakowe bramki, który typowo kojarzy się z implementacją na NAND (często spotykaną w praktyce i materiałach dydaktycznych).

Na egzaminie warto zapamiętać: jeśli w schemacie przerzutnika pojawia się negacja oraz kilka identycznych bramek tworzących sprzężenia, bardzo często są to NAND (lub w alternatywnych wariantach – NOR). Kluczowe jest rozpoznanie typowego "szkieletu" układu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Przerzutnik D to układ sekwencyjny przechowujący 1 bit informacji. W typowym ujęciu na wyjściu pojawia się stan zgodny z wejściem D w chwili zadziałania sterowania (np. zegara lub sygnału zatrzasku), a następnie stan jest podtrzymywany do następnej zmiany sterowania.
Bramka NAND jest uniwersalna i wygodna do realizacji funkcji z negacją oraz sprzężeniami zwrotnymi. W praktycznych schematach łatwo na niej zbudować zatrzaski i elementy pamięci, a wiele rodzin układów cyfrowych historycznie korzystało z powtarzalnych bloków NAND.
"Uniwersalna" znaczy, że używając wyłącznie bramek NAND można zbudować dowolną funkcję logiczną (po odpowiednim łączeniu). To cenna cecha w projektowaniu, bo pozwala ujednolicić strukturę układu i upraszcza implementację funkcji, także w układach sekwencyjnych.
NOT tworzy sygnał zanegowany (dopełnienie) potrzebny do sterowania przeciwnymi gałęziami logiki. W przerzutniku/zatrzasku często trzeba mieć dostęp do D oraz ¬D, aby poprawnie wymuszać stany w sprzężonych bramkach i zapewnić jednoznaczne ustawianie oraz podtrzymanie stanu.
Teoretycznie można realizować funkcje sekwencyjne różnymi bramkami, ale w typowych, zwartej postaci schematach dydaktycznych i praktycznych częściej spotyka się realizacje na NAND lub NOR. AND/OR bez dodatkowych negacji i sprzężeń zwykle nie daje tak prostej, standardowej konstrukcji.
Zatrzask można zbudować zarówno na NAND, jak i na NOR, ale różni się aktywność wejść sterujących (często aktywne niskim lub wysokim poziomem) oraz sposób interpretacji sygnałów ustawiających i zerujących. Na egzaminie warto zwracać uwagę na negacje i to, czy sterowanie jest "aktywnie niskie".
W przerzutniku D zwykle widać tor danych D oraz jego dopełnienie (np. przez NOT) i bramkowanie, które z sygnału D tworzy sygnały podobne do S/R dla zatrzasku. W RS częściej występują bezpośrednio wejścia ustaw/zeruj, a nie pojedyncze wejście danych D.
Liczba i typ bramek to szybka wskazówka, jaki wariant realizacji zastosowano. W wielu klasycznych schematach (np. zatrzaski, przerzutniki) występują powtarzalne bloki o charakterystycznej liczbie elementów, co pozwala rozpoznać układ bez wchodzenia w pełną analizę logiczną.
Najczęściej myli się kółko negacji na symbolu (pomijanie negacji) albo automatycznie wybiera się AND/OR, bo są bardziej "podstawowe". Pomaga nawyk sprawdzania, czy w schemacie występują inwertery oraz czy wyjścia bramek wchodzą w sprzężenia zwrotne, co sugeruje układ pamięci.
Ćwicz rozpoznawanie schematów: zatrzaski RS, przerzutniki D, JK oraz ich typowe realizacje na NAND/NOR. Ucz się symboli bramek i znaczenia negacji (kółko na wejściu/wyjściu). Dobrze działa metoda: najpierw identyfikuj NOT i sprzężenia, potem typ bramek.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 48% zdających egzamin. trudne

Źródła:

  • M. Morris Mano, Michael D. Ciletti, "Digital Design", 5th ed., Pearson, 2013, rozdziały o zatrzaskach i przerzutnikach (latches and flip-flops)
  • David Money Harris, Sarah L. Harris, "Digital Design and Computer Architecture", 2nd ed., Morgan Kaufmann, 2012, sekcje dotyczące zatrzasków/przerzutników i implementacji na bramkach
  • R. F. Tinder, "Digital Logic Design", 2nd ed., Academic Press, 1994, rozdziały o realizacji układów sekwencyjnych z bramek NAND/NOR

Materiały:

  • Podręcznik do techniki cyfrowej: bramki logiczne, przerzutniki, rejestry
  • Karty katalogowe (datasheet) prostych układów TTL/CMOS z przerzutnikami D (sekcje: opis działania, schematy blokowe)
  • Zadania ćwiczeniowe z rozpoznawania realizacji układów sekwencyjnych na NAND/NOR

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego