Элементная база вычислительных систем и сетей

Содержание

Слайд 2

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Два способа

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Два способа физического представления

сигналов: импульсный и потенциальный

Представление информации в ЭВМ: а – импульсные сигналы, б – потенциальные сигналы

Слайд 3

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Последовательный (а)

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Последовательный (а) и параллельный

(б) коды передачи и представления информации в ЭВМ

а

б

Слайд 4

Элементная база вычислительных систем и сетей По своему назначению элементы делятся

Элементная база вычислительных систем и сетей

По своему назначению элементы делятся на
формирующие
логические


запоминающие

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Слайд 5

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ К формирующим

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

К формирующим элементам относятся

различные формирователи, усилители, усилители-формирователи и т.п.
Логические элементы преобразуют входные сигналы в соответствии с логическими функциями
Запоминающим элементом называется элемент, который способен принимать и хранить код двоичной цифры (единицы или нуля).
Слайд 6

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Логические элементы
Инвертор (схема

«НЕ»)
Дизьюнктор (схема «ИЛИ»)
Коньюнктор (схема «И»)
Слайд 7

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы Инвертор (схема «НЕ»)

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Логические элементы
Инвертор (схема «НЕ»)

Слайд 8

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы Дизьюнктор (схема «ИЛИ»)

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Логические элементы
Дизьюнктор (схема «ИЛИ»)

Слайд 9

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы Коньюктор (схема «И»)

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Логические элементы
Коньюктор (схема «И»)

Слайд 10

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Логические элементы
Условные обозначения

вентилей:
Инвертор, Дизьюнктор, Коньюнктор
Слайд 11

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Логические элементы

Слайд 12

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические элементы

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Логические элементы
Статические и динамические

параметры схемы «НЕ»
Слайд 13

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Комбинационные схемы

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Комбинационные схемы (КС) —

это схемы, у которых выходные сигналы Y = (у1, у2, …,уm) в любой момент дискретного времени однозначно определяются совокупностью входных сигналов X = (x1, x2, …,xn), поступающих в тот же момент времени t.
Комбинационные схемы подразделяют на регулярные и нерегулярные структуры
Слайд 14

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Дешифраторы (ДШ)

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Дешифраторы (ДШ) — это

комбинационные схемы с n входами и т = 2n выходами.
Единичный сигнал, формирующийся на одном из т выходов, однозначно соответствует комбинации входных сигналов
Слайд 15

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Таблица истинности дешифратора

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Таблица истинности дешифратора

Слайд 16

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические зависимости дешифратора

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Логические зависимости дешифратора

Слайд 17

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Структурная схема

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Структурная схема дешифратора (а)

и обозначение дешифратора на принципиальных электрических схемах (б)
Слайд 18

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Шифратор (ШР)

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Шифратор (ШР) решает задачу,

обратную схемам ДШ, т. е. по номеру входного сигнала формирует однозначную комбинацию выходных сигналов
Слайд 19

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Таблица истинности шифратора

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Таблица истинности шифратора

Слайд 20

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические зависимости шифратора

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Логические зависимости шифратора

Слайд 21

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Структурная схема

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Структурная схема шифратора (а)

и обозначение шифратора на принципиальных электрических схемах (б)

б

Слайд 22

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы сравнения или компаратор Таблица истинности компаратора

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы сравнения или компаратор

Таблица

истинности компаратора
Слайд 23

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логическая зависимость компаратора

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Логическая зависимость компаратора

Слайд 24

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Структурная схема

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Структурная схема компаратора (а)

и обозначение компаратора на принципиальных электрических схемах (б)
Слайд 25

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Комбинационный сумматор

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Комбинационный сумматор
Комбинационный полусумматор

обеспечивает сложение двух двоичных цифр a1 и b1 , считая, что переносы из предыдущего разряда не поступают.
Слайд 26

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Таблица истинности

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Таблица истинности комбинационного полусумматора


где Si — функция одноразрядной суммы
Pi — функция формирования переноса.

Слайд 27

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические зависимости комбинационного полусумматора

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Логические зависимости комбинационного полусумматора


Слайд 28

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Структурная схема

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Структурная схема полусумматора (а)

и обозначение полусумматора (б)
Слайд 29

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Таблица истинности

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Таблица истинности сумматора

где

Si — функция одноразрядной суммы
Pi — функция формирования переноса.
Слайд 30

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Логические зависимости сумматора

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Логические зависимости сумматора

Слайд 31

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Структурная схема

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Структурная схема одного разряда

комбинационного сумматора: а — структурная схема одного разряда, b — условное обозначение
Слайд 32

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Структурная схема многоразрядного комбинационного сумматора:

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Структурная схема многоразрядного комбинационного

сумматора:
Слайд 33

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью

Выходные сигналы

Y=(y1 , y2, … ,ym ) формируются:
по совокупности входных сигналов X=(x1, x2, … ,xn )
по совокупности состояний схем памяти Q=(q1 ,q 2, … ,q k)
Текущий дискретный момент времени t и последующий (t+1) момент времени

Обобщенная структура схемы с памятью

Слайд 34

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью

Триггер —

простейший запоминающий элемент
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.
Слайд 35

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Таблица переходов триггера Схемы с памятью

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Таблица переходов триггера

Схемы

с памятью
Слайд 36

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Диаграмма Вейча

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Диаграмма Вейча для таблицы

переходов триггера

Схемы с памятью

~ - запрещенное состояние, * - значение функции 1

Слайд 37

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ С использование

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

С использование запрещенных ситуаций,

т.е.
получаем
В базисе И-НЕ

Схемы с памятью

Слайд 38

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью

Схема асинхронного

RS-триггера: a – схема; б – обозначение на принципиальных электрических схемах; в – временная диаграмма;
Слайд 39

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью. Синхронные

RS-триггеры

Схема синхронного однотактного RS-триггера

Слайд 40

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью. Синхронные

RS-триггеры

Схема синхронного двухтактного RS-триггера

Слайд 41

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью. Т-триггер

Таблица

переходов T-триггера

Логическая функция, реализуемая Т-триггером:

Слайд 42

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью. Т-триггер

Схема

триггера со счетным входом: а — функциональная схема;
б — условное обозначение; в — временная диаграмма
Слайд 43

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью. JK-триггер Таблица переходов JK-триггера

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью. JK-триггер

Таблица

переходов JK-триггера
Слайд 44

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью. JK-триггер

JK-триггер:

а — функциональная схема; б — условное обозначение
Слайд 45

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью. D-триггер Таблица переходов D-триггера

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью. D-триггер

Таблица

переходов D-триггера
Слайд 46

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с

Элементная база вычислительных систем и сетей

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
Слайд 47

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью

Типовые узлы

ЭВМ:
регистры,
счетчики,
сумматоры.
Слайд 48

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью. Типовые

узлы ЭВМ
Регистром 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.
Слайд 49

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ а -

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

а - функциональная схема

n-разрядного регистра, построенного на RS-триггерах
б – условное обозначение регистра

Схемы с памятью. Типовые узлы ЭВМ

Слайд 50

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Функциональная схема

Элементная база вычислительных систем и сетей

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

Слайд 51

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Счетчик —

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Счетчик — 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

Слайд 52

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Таблица переходов

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Таблица переходов трехразрядного счетчика

Схемы

с памятью. Типовые узлы ЭВМ
Слайд 53

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Организация счетчика

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Организация счетчика на Т-триггерах:

а — функциональная схема; б — временная диаграмма

Схемы с памятью. Типовые узлы ЭВМ

Слайд 54

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Типовые узлы

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Типовые узлы ЭВМ.Счетчик на

Т-триггерах
Временная диаграмма работы счетчика
Слайд 55

Элементная база вычислительных систем и сетей ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Сумматор —

Элементная база вычислительных систем и сетей

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Сумматор — это узел

ЭВМ, в котором суммируются коды чисел.
Сумматоры
накапливающего типа
комбинационного типа.

Схемы с памятью. Типовые узлы ЭВМ

Слайд 56

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ Схемы с памятью.

Вычислительные системы, сети и телекоммуникации

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭВМ

Схемы с памятью. Типовые узлы

ЭВМ

Схема 4-разрядного параллельного накапливающего сумматора