docPodstawy Informatyki Elementarne podzespoły komputera
download 
Stížnost Transkript
Podstawy Informatyki Elementarne podzespoły komputera
Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Podstawy Informatyki Elementarne podzespoły komputera dr inż. Alina MOMOT [email protected] http://zti.polsl.pl/AMomot/pi dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Plan wykładu Bramki logiczne Reprezentacja informacji Podstawowe bramki logiczne 2 Przerzutniki, rejestry, liczniki Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki 3 Magistrale Magistrala Sygnały poziomowe i impulsowe Przesyły międzyrejestrowe za pośrednictwem magistrali 4 Kodery i dekodery Zapis informacji binarnej Koder i dekoder Przykład realizacji kodera i dekodera 1 dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Reprezentacja informacji Podstawowe bramki logiczne Podstawowe funkcje logiczne Reprezentacja informacji Zmienna binarna Przyjmuje tylko dwie wartości, umownie oznaczane jako 0 (stan niski) lub 1 (stan wysoki) i nazywane bitami n-bitowe słowo binarne Wektor informacji cyfrowej przesyłany do (lub z) pamięci operacyjnej za jednym razem Przyjmuje 2n wartości Wartość n jest ściśle określona dla każdej maszyny cyfrowej Komputer wykonując działania na słowach wykonuje operacje na poszczególnych bitach dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Reprezentacja informacji Podstawowe bramki logiczne Podstawowe funkcje logiczne Reprezentacja informacji Zmienna binarna Przyjmuje tylko dwie wartości, umownie oznaczane jako 0 (stan niski) lub 1 (stan wysoki) i nazywane bitami n-bitowe słowo binarne Wektor informacji cyfrowej przesyłany do (lub z) pamięci operacyjnej za jednym razem Przyjmuje 2n wartości Wartość n jest ściśle określona dla każdej maszyny cyfrowej Komputer wykonując działania na słowach wykonuje operacje na poszczególnych bitach dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Reprezentacja informacji Podstawowe bramki logiczne Podstawowe funkcje logiczne Podstawowe bramki logiczne Bramka logiczna realizuje fizycznie prostą funkcję logiczną na bitach. NOT - negacja x XOR - suma modulo 2 x y x OR - suma logiczna x y x +y AND - iloczyn logiczny x y xy dr inż. Alina MOMOT x ⊕y NOR - zanegowana suma logiczna x y x +y NAND - zanegowany iloczyn logiczny x y Elementarne podzespoły komputera xy Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Reprezentacja informacji Podstawowe bramki logiczne Podstawowe funkcje logiczne Podstawowe funkcje logiczne x 0 0 1 1 y 0 1 0 1 x 1 1 0 0 x +y 0 1 1 1 xy 0 0 0 1 x ⊕y 0 1 1 0 x +y 1 0 0 0 xy 1 1 1 0 NOT (x) = x XOR(x, y ) = x ⊕ y OR(x, y ) = x + y NOR(x, y ) = x + y AND(x, y ) = xy NAND(x, y ) = xy dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Reprezentacja informacji Podstawowe bramki logiczne Podstawowe funkcje logiczne Podstawowe funkcje logiczne x 0 0 1 1 y 0 1 0 1 x 1 1 0 0 x +y 0 1 1 1 xy 0 0 0 1 x ⊕y 0 1 1 0 x +y 1 0 0 0 xy 1 1 1 0 NOT (x) = x XOR(x, y ) = x ⊕ y OR(x, y ) = x + y NOR(x, y ) = x + y AND(x, y ) = xy NAND(x, y ) = xy dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Reprezentacja informacji Podstawowe bramki logiczne Podstawowe funkcje logiczne Podstawowe funkcje logiczne x 0 0 1 1 y 0 1 0 1 x 1 1 0 0 x +y 0 1 1 1 xy 0 0 0 1 x ⊕y 0 1 1 0 x +y 1 0 0 0 xy 1 1 1 0 NOT (x) = x XOR(x, y ) = x ⊕ y OR(x, y ) = x + y NOR(x, y ) = x + y AND(x, y ) = xy NAND(x, y ) = xy dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Reprezentacja informacji Podstawowe bramki logiczne Podstawowe funkcje logiczne Podstawowe funkcje logiczne x 0 0 1 1 y 0 1 0 1 x 1 1 0 0 x +y 0 1 1 1 xy 0 0 0 1 x ⊕y 0 1 1 0 x +y 1 0 0 0 xy 1 1 1 0 NOT (x) = x XOR(x, y ) = x ⊕ y OR(x, y ) = x + y NOR(x, y ) = x + y AND(x, y ) = xy NAND(x, y ) = xy dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Reprezentacja informacji Podstawowe bramki logiczne Podstawowe funkcje logiczne Podstawowe funkcje logiczne x 0 0 1 1 y 0 1 0 1 x 1 1 0 0 x +y 0 1 1 1 xy 0 0 0 1 x ⊕y 0 1 1 0 x +y 1 0 0 0 xy 1 1 1 0 NOT (x) = x XOR(x, y ) = x ⊕ y OR(x, y ) = x + y NOR(x, y ) = x + y AND(x, y ) = xy NAND(x, y ) = xy dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Reprezentacja informacji Podstawowe bramki logiczne Podstawowe funkcje logiczne Podstawowe funkcje logiczne x 0 0 1 1 y 0 1 0 1 x 1 1 0 0 x +y 0 1 1 1 xy 0 0 0 1 x ⊕y 0 1 1 0 x +y 1 0 0 0 xy 1 1 1 0 NOT (x) = x XOR(x, y ) = x ⊕ y OR(x, y ) = x + y NOR(x, y ) = x + y AND(x, y ) = xy NAND(x, y ) = xy dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki Przerzutnik Układ mający 2 stany stabilne Zmiana stanu z jednego na drugi dokonuje się poprzez krótkotrwały impuls doprowadzony do układu z zewnątrz O stanie wyjść przerzutnika decyduje nie tylko aktualny stan jego wejść ale także jego stan poprzedni Przerzutnik służy do zapamiętywania informacji o pojemności równej 1 bitowi dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki Przerzutnik SR Układ bez punktu równowagi p = 1, 0, 1, 0, . . . lub p = 0, 1, 0, 1, . . . p dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki Przerzutnik SR Układ bez punktu równowagi p = 1, 0, 1, 0, . . . lub p = 0, 1, 0, 1, . . . p Układ z dwoma punktami równowagi p = 1, 1, 1, . . . lub p = 0, 0, 0, . . . p dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki Przerzutnik SR Układ bez punktu równowagi p = 1, 0, 1, 0, . . . lub p = 0, 1, 0, 1, . . . p Układ z dwoma punktami równowagi p = 1, 1, 1, . . . lub p = 0, 0, 0, . . . p Stąd wywodzi się przerzutnik SR (zał. sr = 0) s r q q dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki Przerzutnik SR i jego rozszerzenie Przerzutnik SR (S - set, R - reset) sk rk qk qk+1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 qk+1 = rk (qk + sk ) dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki Przerzutnik SR i jego rozszerzenie Przerzutnik SR (S - set, R - reset) sk rk qk qk+1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 qk+1 = rk (qk + sk ) dr inż. Alina MOMOT Przerzutnik JK (J - set, K- reset, JK - zamiana) jk kk qk qk+1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 qk+1 = qk jk + qk kk Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki Rejestry Rejestr Uporządkowany zbiór przerzutników służących do przechowywania wektora informacji cyfrowej. Można wśród nich wyróżnić rejestry asynchroniczne i synchroniczne. Parametrami charakteryzującymi rejestr są: długość rejestru, równa liczbie przerzutników N pojemność rejestru, równa 2N szybkość rejestru, czyli czas propagacji zastosowanych przerzutników dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki Podział rejestrów Ze względu na sposób wprowadzania i wyprowadzania informacji rejestry dzieli się na: szeregowe, tj. szeregowo-szeregowe - SISO (Serial In Serial Out) równoległe, tj. równoległo-równoległe - PIPO (Parallel In Parallel Out) szeregowo-równoległe - SIPO (Serial In Parallel Out) równoległo–szeregowe - PISO (Parallel In Serial Out) dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki Realizacja wpisu do rejestru równoległego ZE WSTĘPNYM ZEROWANIEM dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki Realizacja wpisu do rejestru równoległego ZE WSTĘPNYM ZEROWANIEM dr inż. Alina MOMOT Z WEJŚCIEM FORSOWANYM Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki Realizacja wpisu do rejestru równoległego ZE WSTĘPNYM ZEROWANIEM Z WEJŚCIEM FORSOWANYM Symbol przesyłu między rejestrami dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Przerzutniki Przerzutnik SR Rejestry Liczniki Liczniki Licznik Układ sekwencyjny cyfrowy służący do zliczania i pamiętania liczby impulsów podawanych na jego wejście zliczające. Licznik zbudowany jest z przerzutników. Liczniki możemy dzielić na: synchroniczne, asynchroniczne liczące w przód, w tył lub rewersyjne binarne, dziesiętne, inne (pierścieniowy, Johnsona, Graya itd.) dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Magistrala Problemy przy projektowaniu magistral Sygnały poziomowe i impulsowe Przesyły międzyrejestrowe za pośrednictwem magistrali Multipleksowanie Magistrale Magistrala Zbiór równoległych linii przewodów do których przyłączane są wyjścia rejestrów źródłowych i wejścia rejestrów odbiorczych. Umożliwia przesyły między rejestrami Szerokość magistrali - liczba bitów, które mogą być przesłane w jednym takcie Rozróżniane są 2 typy magistrali: jednokierunkowa (dane przepływają tylko w jednym kierunku) dwukierunkowa (dane przepływać mogą w obu kierunkach) dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Magistrala Problemy przy projektowaniu magistral Sygnały poziomowe i impulsowe Przesyły międzyrejestrowe za pośrednictwem magistrali Multipleksowanie Problemy przy projektowaniu magistral Sygnał rozchodzi się na magistrali ze skończoną prędkością, stąd zniekształcenia i opóźnienia. dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Magistrala Problemy przy projektowaniu magistral Sygnały poziomowe i impulsowe Przesyły międzyrejestrowe za pośrednictwem magistrali Multipleksowanie Problemy przy projektowaniu magistral Sygnał rozchodzi się na magistrali ze skończoną prędkością, stąd zniekształcenia i opóźnienia. dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Magistrala Problemy przy projektowaniu magistral Sygnały poziomowe i impulsowe Przesyły międzyrejestrowe za pośrednictwem magistrali Multipleksowanie Sygnały poziomowe i impulsowe Sygnał wyjściowy powinien zostać wysłany wcześniej i trwać dłuższy okres czasu, aby być sygnałem stabilnym w momencie odczytu. dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Magistrala Problemy przy projektowaniu magistral Sygnały poziomowe i impulsowe Przesyły międzyrejestrowe za pośrednictwem magistrali Multipleksowanie Przesyły międzyrejestrowe za pośrednictwem magistrali dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Magistrala Problemy przy projektowaniu magistral Sygnały poziomowe i impulsowe Przesyły międzyrejestrowe za pośrednictwem magistrali Multipleksowanie Przesyły międzyrejestrowe za pośrednictwem magistrali (C ) → A (C ) → B dr inż. Alina MOMOT wyc, wea wyc, web Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Magistrala Problemy przy projektowaniu magistral Sygnały poziomowe i impulsowe Przesyły międzyrejestrowe za pośrednictwem magistrali Multipleksowanie Przesyły międzyrejestrowe za pośrednictwem magistrali (C ) → A (C ) → B wyc, wea wyc, web (C ) → A, B wyc, wea, web dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Magistrala Problemy przy projektowaniu magistral Sygnały poziomowe i impulsowe Przesyły międzyrejestrowe za pośrednictwem magistrali Multipleksowanie Multipleksowanie Multipleksowanie - realizacja przesyłów między magistralami. Istnieją dwa typy: rozwidlające - wpisanie stanu jednej magistrali na jedną z kilku wybranych koncentrujące - przepisanie stanu wybranej z kilku magistral na daną dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Zapis informacji binarnej Koder i dekoder Przykład realizacji kodera i dekodera Zapis informacji binarnej Informacja binarna może być zapisana za pomocą N uporządkowanych zmiennych binarnych jako: Kod ”1 z N” - zbiorowi danych elementarnych odpowiada równoliczny zbiór zmiennych binarnych Naturalny kod binarny - zbiorowi danych elementarnych odpowiada kombinacja zmiennych binarnych (mając N zmiennych binarnych można zapisać 2N danych elementarnych) dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Zapis informacji binarnej Koder i dekoder Przykład realizacji kodera i dekodera Koder i Dekoder Koder Zamienia kod ”1 z N” na naturalny kod binarny o długości K (N = 2K ). dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Zapis informacji binarnej Koder i dekoder Przykład realizacji kodera i dekodera Koder i Dekoder Koder Dekoder Zamienia kod ”1 z N” na naturalny Zamienia naturalny kod binarny o K kod binarny o długości K (N = 2 ). długości K na kod ”1 z N” (N = 2K ). dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Zapis informacji binarnej Koder i dekoder Przykład realizacji kodera i dekodera Przykład - koder dwójkowy podsiadający 8 wejść i 3 wyjścia Tablica zależności nr wejścia kodera z2 z1 0 0 0 1 0 0 2 0 1 3 0 1 4 1 0 5 1 0 6 1 1 7 1 1 dr inż. Alina MOMOT z0 0 1 0 1 0 1 0 1 Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Zapis informacji binarnej Koder i dekoder Przykład realizacji kodera i dekodera Równania zmiennych Tablica zależności nr wejścia kodera z2 z1 0 0 0 1 0 0 2 0 1 3 0 1 4 1 0 5 1 0 6 1 1 7 1 1 z0 0 1 0 1 0 1 0 1 Równania zmiennych dla kodera z0 = L1 + L3 + L5 + L7 z1 = L2 + L3 + L6 + L7 z2 = L4 + L5 + L6 + L7 dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Zapis informacji binarnej Koder i dekoder Przykład realizacji kodera i dekodera Równania zmiennych Tablica zależności nr wejścia kodera z2 z1 0 0 0 1 0 0 2 0 1 3 0 1 4 1 0 5 1 0 6 1 1 7 1 1 z0 0 1 0 1 0 1 0 1 Równania zmiennych dla kodera dekodera L0 = z2 z1 z0 z0 = L1 + L3 + L5 + L7 z1 = L2 + L3 + L6 + L7 L1 = z2 z1 z0 z2 = L4 + L5 + L6 + L7 ... L7 = z2 z1 z0 dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera Plan wykładu Bramki logiczne Przerzutniki, rejestry, liczniki Magistrale Kodery i dekodery Zapis informacji binarnej Koder i dekoder Przykład realizacji kodera i dekodera Realizacja kodera i dekodera z użyciem bramek logicznych z0 = L1 + L3 + L5 + L7 z1 = L2 + L3 + L6 + L7 z2 = L4 + L5 + L6 + L7 L0 = z2 z1 z0 L1 = z2 z1 z0 ... L7 = z2 z1 z0 L1 L3 L5 L7 z0 z0 z1 z2 L0 L2 L3 L6 L7 z1 z0 z1 z2 L1 L4 L5 L6 L7 z2 z0 z1 z2 L7 dr inż. Alina MOMOT Elementarne podzespoły komputera
Podobné dokumenty
CVIČENIE 10/13 (S7)
HALOVÝ FOTBALOVÝ TURNAJ MFK Nové Město nad Metují 2015
HALOVÝ FOTBALOVÝ TURNAJ MFK Nové Město
nad Metují 2015
Powered by MeinTurnierplan.de
8 / březen 2006
v sousední zemi a řídící redaktor sportovní redakce Radomír
Novák za mnohaletý profesionální přístup k práci a za mimořádný přehled o sportovním dění. Mimo soutěž ocenil milým
„Řádem zlaté myši“ vs...