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Taktsignal

Unser 8 Bit Computer benötigt für die interne Arbeit einen Taktgeber.
Dazu gibt es diverse Bauteile, die diesn Takt erzeugen.
Der Takt selbst wird in Hertz (Hz) gemessen und ist die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde.
Hier ist eine Schwingung ein Wechsel von 0 auf 1 und wieder auf 0.
Moderne Rechner haben Takte vom mehreren Gigahertz, damit kommt aber unser Computer nicht klar.
Wir arbeiten hier im Bereich von maximal einigen hundert Hertz. Zu Test-Zwecken sogar im Einzel-Schritten ohne automatischen Takt.

Takterzeugung

Takte werden üblicherweise über Schwingkreise mit Kondensatoren und Spulen, über Schwingquarze oder über Chips wie die 555er ICs von verschiedenen Herstellern.

Über die 555er ICs lass sich Taktraten grob im Bereich 0,1 Hz bis 500 kHz erzeugen, sowie lässt sich die Taktrate über ein einfaches Potentiometer leicht justieren.

 

Da hier ein Simulator zum Einsatz kommt, wird der Takt von diesem erzeugt, inkl. der Möglichkeit zu Einzelschritt.

 

Würden wir den Taktgeber mit einem 555 Chip bauen und einen optionalen Einzel-Schritt haben wollen müssten wir beides durch eine Logikschaltung kombinieren. Hier sollte über ein Schalter zwischen Taktgenerator und Einzelschritt umgeschaltet werden, sowie ein Taster für besagten Einzelschritt der Takt erzeugt werden.

 

Hier verunden wir das automatische Taktsignal mit Zustand des Schalters, sowie das manuelle Taktsignal mit dem invertierten Zustand des Schalters.
Dadurch wird entweder das automatische Signal oder der Zustand des Tasters an das Oder weitergeben, niemals beides.

 

In der Praxis ergibt sich jedoch noch ein kleines Problem:
Die "normalen" Taster geben leider kein sauberes 0-1 Signal. Bei jedem Tastendruck wird der Kontakt nicht sauber, in einem Schwung gedrückt. Das hat zur Folge, das ein Tastendruck mehrmals zwischen 0 und 1 wechselt, man nennt das auch "prellen".

Es gibt verschiedene Harware-Lösungen für das Problem, es gibt einfach und komplizierte Schaltungen oder auch fertig, entprellte Taster, bei den die Logik schon eingebaut ist.

Hier leben wir aber in der simulierten Welt, d.h. die ganze Entprell-Logik kann hier entfallen. Unsere Taster sind per Code schon entprellt.

 

Im praktischen Aufbau haben wir hier auch 3 ICs, ein Inverter, ein UND und ein ODER. Wenn wir das Oder durch ein NOR ersetzten, können wir eines der Gatter als Inverter nehmen, müssen allerdings unseren Ausgang auch nochmal invertieren. Aber dadurch nutzen wir 3 der 4 Gatter aus und sparen uns ein extra Chip für den Inverter.

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