Βασικές έννοιες

Μία από τις πιο στοιχειώδεις λειτουργίες στα ακολουθιακά ψηφιακά συστήματα (sequential digital systems) είναι η απαρίθμηση. Σημαντικές εφαρμογές είναι η απαρίθμηση ενός αριθμού παλμών και η παρακολούθηση της προόδου μιας διεργασίας. Για παράδειγμα μπορούμε να μετρήσουμε συχνότητα, ταχύτητα, απόσταση, με την απαρίθμηση παλμών. Ένας απαριθμητής προγράμματος (program counter) σε έναν υπολογιστή αποτελεί ένα παράδειγμα ενός απαριθμητή ο οποίος καταγράφει την εξέλιξη μιας διεργασίας (στο παράδειγμα διεργασία είναι η εκτέλεση των εντολών του προγράμματος).

Οι απαριθμητές είναι ψηφιακές διατάξεις που μπορούν να καταμετρήσουν τον αριθμό των ηλεκτρικών παλμών που φθάνουν στην είσοδο του ρολογιού (clock) τους. Η καταμέτρηση γίνεται είτε στο δυαδικό σύστημα (δυαδικοί απαριθμητές − binary counters), είτε στο δεκαδικό σύστημα (δεκαδικοί απαριθμητές
κωδικοποιημένοι δυαδικά − Binary Coded Decimal (BCD) counters). Ουσιαστικά, μπορούμε να θεωρήσουμε τους απαριθμητές ως ακολουθιακά κυκλώματα με μία μόνο είσοδο (input), αυτήν του ρολογιού τους. Η πληροφορία εξόδου αφορά στον αριθμό των παλμών που εφαρμόσθηκαν σε αυτήν την είσοδο.

Οι απαριθμητές (counters) χωρίζονται σε ασύγχρονοι απαριθμητές (asynchronous counters) και σε σύγχρονοι απαριθμητές (synchronous counters). Οι απαριθμητές κατασκευάζονται από flip-flops κατάλληλα συνδεδεμένα μεταξύ τους.

Στους σύγχρονους απαριθμητές, οι είσοδοι ρολογιού των flip-flops, που τους αποτελούν είναι κοινές (η κοινή αυτή είσοδος ονομάζεται είσοδος ρολογιού του απαριθμητή), με αποτέλεσμα όλα τα flip-flops να αλλάζουν κατάσταση ταυτόχρονα. Αντίθετα, στους ασύγχρονους απαριθμητές οι είσοδοι ρολογιού των flip-flops, που τους αποτελούν, δεν είναι κοινές, αλλά οδηγούνται από την έξοδο του προηγούμενου flip-flop, με αποτέλεσμα τα flip-flops να μην αλλάζουν ταυτόχρονα κατάσταση, αλλά οι αλλαγές των καταστάσεών τους να μεταδίδονται σαν κυμάτωση (ripple) από το ένα flip-flop προς το άλλο.