Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Элементы Элементы для обработки единичных электрических сигналов, соответствующих битам информации Узлы Узлы. - презентация

1 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Элементы Элементы для обработки единичных электрических сигналов, соответствующих битам информации Узлы Узлы для обработки группы сигналов информационных слов Блоки Блоки реализуют некоторую последовательность в обработке информационных слов функционально обособленную часть машинных операций (блок выборки команд, блок записи-чтения и др.) Устройства Устройства для выполнения отдельных машинных операций и их последовательностей

2 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ импульсный и потенциальный Два способа физического представления сигналов: импульсный и потенциальный Представление информации в ЭВМ: а – импульсные сигналы, б – потенциальные сигналы

3 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Последовательный (а) и параллельный (б) Последовательный (а) и параллельный (б) коды передачи и представления информации в ЭВМ а б

4 Компьютерные технологии По своему назначению элементы делятся на формирующиеформирующие логическиелогические запоминающиезапоминающие ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

5 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ К формирующим элементам К формирующим элементам относятся различные формирователи, усилители, усилители- формирователи и т.п. Логические элементы Логические элементы преобразуют входные сигналы в соответствии с логическими функциями Запоминающим элементом Запоминающим элементом называется элемент, который способен принимать и хранить код двоичной цифры (единицы или нуля).

6 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы Инвертор (схема «НЕ») Дизьюнктор (схема «ИЛИ») Коньюнктор (схема «И»)

7 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы Инвертор (схема «НЕ»)

8 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы Инвертор (схема «ИЛИ»)

9 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы Инвертор (схема «И»)

10 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы Условные обозначения вентилей: Инвертор, Дизьюнктор, Коньюнктор

11 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы

12 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы Статические и динамические Статические и динамические параметры схемы «НЕ»

13 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Комбинационные схемы (КС) Комбинационные схемы (КС) это схемы, у которых выходные сигналы Y = (у 1, у 2, …,у m ) в любой момент дискретного времени однозначно определяются совокупностью входных сигналов X = (x 1, x 2, …,x n ), поступающих в тот же момент времени t. Комбинационные схемы подразделяют на регулярные и нерегулярные структуры

14 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Дешифраторы (ДШ) Дешифраторы (ДШ) это комбинационные схемы с n входами и т = 2 n выходами. Единичный сигнал, формирующийся на одном из т выходов, однозначно соответствует комбинации входных сигналов

15 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Таблица истинности дешифратора ВходыВыходы x1x1 x2x2 x3x3 у0у0 y1y1...y5y5 y7y

16 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические зависимости дешифратора

17 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Структурная схема дешифратора (а) и обозначение дешифратора на принципиальных электрических схемах (б)

18 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Шифратор (ШР) Шифратор (ШР) решает задачу, обратную схемам ДШ, т. е. по номеру входного сигнала формирует однозначную комбинацию выходных сигналов

19 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Таблица истинности шифратора Входы x1x1 x2x2 x3x3 x4x4 x5x5 x6x6 x7x Выходы y0y0 y1y1 y2y

20 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические зависимости шифратора

21 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Структурная схема шифратора (а) и обозначение шифратора на принципиальных электрических схемах (б) б

22 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы сравнения или компаратор Таблица истинности компаратора Входы Выходы aiai bibi YiYi

23 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логическая зависимость компаратора

24 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Структурная схема компаратора (а) и обозначение компаратора на принципиальных электрических схемах (б)

25 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Комбинационный сумматор Комбинационный полусумматор обеспечивает сложение двух двоичных цифр a 1 и b 1, считая, что переносы из предыдущего разряда не поступают.

26 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Таблица истинности комбинационного полусумматора Входы Выходы aiai bibi SiSi PiPi где S i функция одноразрядной суммы P i функция формирования переноса.

27 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические зависимости комбинационного полусумматора

28 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Структурная схема полусумматора (а) и обозначение полусумматора (б)

29 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Таблица истинности сумматора Входы Выходы aiai bibi pipi SiSi PiPi где S i функция одноразрядной суммы P i функция формирования переноса.

30 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические зависимости сумматора

31 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Структурная схема одного разряда комбинационного сумматора: а структурная схема одного разряда, b условное обозначение

32 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Структурная схема многоразрядного комбинационного сумматора:

33 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью Выходные сигналы Y=(y 1, y 2, …,y m ) формируются: –по совокупности входных сигналов X=(x 1, x 2, …,x n ) –по совокупности состояний схем памяти Q=(q 1,q 2, …,q k ) Текущий дискретный момент времени t и последующий (t+1) момент времени Обобщенная структура схемы с памятью

34 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью Триггер Триггер простейший запоминающий элемент Триггер Триггер автомат памяти, имеющий входы R(Reset сброс), для установки элемента в «нулевое состояние» S (Set установка) для установки элемента в «единичное» состояние. При отсутствии сигналов R=S=0 элемент должен сохранять свое состояние до тех пор, пока не будут получены новые сигналы на входе R или S.

35 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Таблица переходов триггера Схемы с памятью ВходыСостояние q t+1 RS qtqt qtqt Режим ?001? 101?101? Хранение Установка 0 Установка 1 Запрещенное состояние

36 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Диаграмма Вейча для таблицы переходов триггера Схемы с памятью **** * - запрещенное состояние, * - значение функции 1

37 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ С использование запрещенных ситуаций, т.е. получаем В базисе И-НЕ Схемы с памятью

38 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью Схема асинхронного RS-триггера: a – схема; б – обозначение на принципиальных электрических схемах; в – временная диаграмма;

39 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью. Синхронные RS-триггеры Схема синхронного однотактного RS-триггера

40 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью. Синхронные RS-триггеры Схема синхронного двухтактного RS-триггера

41 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью. Т-триггер Таблица переходов T-триггера Входные сигналы Состояние q t Режим XtXt Хранение Инверсия Логическая функция, реализуемая Т-триггером:

42 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью. Т-триггер Схема триггера со счетным входом: а функциональная схема; б условное обозначение; в временная диаграмма

43 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью. JK-триггер Таблица переходов JK-триггера Входные сигналы Состояние q t Режим JK Хранение Установка 0 Установка 1 Инверсия

44 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью. JK-триггер JK-триггер: а функциональная схема; б условное обозначение б

45 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью. D-триггер Таблица переходов D-триггера Входные сигналы Состояние q t Режим D Установка 0 Установка 1

46 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью. D-триггер D-триггер: а функциональная схема на основе RS-триггера; б функциональная схема на основе JK-триггера; в условное обозначение

47 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью Типовые узлы ЭВМ: –регистры, –счетчики, –сумматоры.

48 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью. Типовые узлы ЭВМ РегистромРегистром называется узел, предназначенный для приема, временного хранения и выдачи машинного слова. Регистры могут также использоваться для некоторых операций преобразования данных: для сдвига кода числа (слова) на определенное число разрядов влево или вправо, для преобразования последовательного кода числа в параллельный и наоборот и т.д.

49 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ а - функциональная схема n-разрядного регистра, построенного на RS-триггерах б – условное обозначение регистра а Схемы с памятью. Типовые узлы ЭВМ

50 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Функциональная схема регистра с выходными сигналами в «прямом» и «обратном» кодах. Схема выдачи информации из регистра Схемы с памятью. Типовые узлы ЭВМ

51 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ СчетчикСчетчик это узел ЭВМ, позволяющий осуществлять подсчет поступающих на его вход сигналов и фиксацию результата в виде многоразрядного двоичного числа. Схемы с памятью. Типовые узлы ЭВМ

52 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Таблица переходов трехразрядного счетчика Схемы с памятью. Типовые узлы ЭВМ ВходСостояния Режим x Хранение Счет

53 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Организация счетчика на Т-триггерах: а функциональная схема; б временная диаграмма Схемы с памятью. Типовые узлы ЭВМ

54 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Типовые узлы ЭВМ.Счетчик на Т-триггерах Временная диаграмма работы счетчика

55 Компьютерные технологии ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ СумматорСумматор это узел ЭВМ, в котором суммируются коды чисел. Сумматоры –накапливающего типа –комбинационного типа. Схемы с памятью. Типовые узлы ЭВМ