Типовые и комбинационные узлы ПК

• 1 слайд

  Презентация на тему: «Типовые и комбинационные узлы ПК»
  Подготовила Дударова Тамара Юрьевна, преподаватель спецдисциплин
  

• 2 слайд

  Схема
  Типовые и комбинационные узлы ПК
  Логические
  Не
  Или
  И
  Или-не
  И-не
  Преобразователи
  Шифраторы
  Дешифраторы
  Мультиплексоры
  Демультиплексоры
  
  Запоминающие
  Триггеры
  Регистры
  Функциональные
  Четвертьсумматоры
  Полусумматоры
  Полные сумматоры
  

• 3 слайд

  Логические элементы
  Логический элемент — элемент, осуществляющий определенные логические зависимость между входными и выходными сигналами. Логические элементы обычно используются для построения логических схем вычислительных машин, дискретных схем автоматического контроля и управления. Для всех видов логических элементов, независимо от их физической природы, характерны дискретные значения входных и выходных сигналов.
  
  Логические элементы имеют один или несколько входов и один или два (обычно инверсных друг другу) выхода. Значения «нулей» и «единиц» выходных сигналов логических элементов определяются логической функцией, которую выполняет элемент, и значениями «нулей» и «единиц» входных сигналов, играющих роль независимых переменных. Существуют элементарные логические функции, из которых можно составить любую сложную логическую функцию.
  
  

• 4 слайд

  Логический элемент «НЕ»
  «НЕ» - логический элемент, выполняющий над входными данными операцию логического отрицания. Данный элемент, имеющий один выход и только один вход, называют еще инвертором, поскольку он на самом деле инвертирует (обращает) входной сигнал. На рисунке приведено условное обозначение логического элемента «НЕ». Таблица истинности для инвертора показывает, что высокий потенциал на входе даёт низкий потенциал на выходе и наоборот.
  
  
  На западных схемах значок элемента «НЕ» имеет форму треугольника с кружочком на выходе. На отечественных схемах — прямоугольник с символом «1», с кружком на выходе.
  На главный
  

• 5 слайд

  Логический элемент «ИЛИ»
  «ИЛИ» - логический элемент, выполняющий над входными данными операцию дизъюнкции или логического сложения. Он так же как и элемент «И» выпускается с двумя, тремя, четырьмя и т. д. входами и с одним выходом. Условные обозначения логических элементов «ИЛИ» с различным количеством входов показаны на рисунке. Обозначаются данные элементы так: 2ИЛИ, 3ИЛИ и т. д.
  Таблица истинности для элемента «2ИЛИ» показывает, что для появления на выходе логической единицы, достаточно чтобы логическая единица была на первом входе ИЛИ на втором входе. Если логические единицы будут сразу на двух входах, на выходе также будет единица.
  
  На западных схемах значок элемента «ИЛИ» имеет закругление на входе и закругление с заострением на выходе. На отечественных схемах — прямоугольник с символом «1».
  На главный
  

• 6 слайд

  Логический элемент «И»
  «И» - логический элемент, выполняющий над входными данными операцию конъюнкции или логического умножения. Данный элемент может иметь от 2 до 8 (наиболее распространены в производстве элементы «И» с 2, 3, 4 и 8 входами) входов и один выход.
  Условные обозначения логических элементов «И» с разным количеством входов приведены на рисунке. В тексте логический элемент «И» с тем или иным числом входов обозначается как «2И», «3И» и т. д. - элемент «И» с двумя входами, с четырьмя входами и т. д.
  
  Таблица истинности для элемента 2И показывает, что на выходе элемента будет логическая единица лишь в том случае, если логические единицы будут одновременно на первом входе И на втором входе. В остальных трех возможных случаях на выходе будет ноль.
  
  На западных схемах значок элемента «И» имеет прямую черту на входе и закругление на выходе. На отечественных схемах — прямоугольник с символом «&».
  На главный
  

• 7 слайд

  Логический элемент «И-НЕ»
  «И-НЕ» - логический элемент, выполняющий над входными данными операцию логического сложения, и затем операцию логического отрицания, результат подается на выход. Другими словами, это в принципе элемент «И», дополненный элементом «НЕ». На рисунке приведено условное обозначение логического элемента «2И-НЕ».
  Таблица истинности для элемента «И-НЕ» противоположна таблице для элемента «И». Вместо трех нулей и единицы — три единицы и ноль. Элемент «И-НЕ» называют еще «элемент Шеффера» в честь математика Генри Мориса Шеффера, впервые отметившего значимость этой логической операции в 1913 году. Обозначается как «И», только с кружочком на выходе.
  На главный
  

• 8 слайд

  Логический элемент «ИЛИ-НЕ»
  «ИЛИ-НЕ» - логический элемент, выполняющий над входными данными операцию логического сложения, и затем операцию логического отрицания, результат подается на выход. Иначе говоря, это элемент «ИЛИ», дополненный элементом «НЕ» - инвертором. На рисунке приведено условное обозначение логического элемента «2ИЛИ-НЕ».
  Таблица истинности для элемента «ИЛИ-НЕ» противоположна таблице для элемента «ИЛИ». Высокий потенциал на выходе получается лишь в одном случае - на оба входа подаются одновременно низкие потенциалы. Обозначается как «ИЛИ», только с кружочком на выходе, обозначающим инверсию.
  На главный
  

• 9 слайд

  Преобразователи
  Преобразователями называются логические устройства, с помощью которых код одного вида преобразуется в код, построенный по другому закону, например, двоичный – в двоично-десятичный и т.д.
  У преобразователей кодов после условного обозначения пишут Х/У или А/В, что обозначает, что код А преобразуется в код В, или пишут общепринятые названия кодов, например GRAY/BIN – преобразователь кода Грея в двоичный (бинарный) код.
  В преобразователях кода законы их функционирования обычно задаются с помощью соответствующей таблицы
  Существует следующий подход к построению преобразователей кода (на техническом жаргоне его иногда называют декодер–кодер). Сущность его заключается в том, что входные сигналы подаются на дешифратор. Сигналы с выхода дешифратора подаются на входы шифратора, число выходов у которого равно числу выходов для кода, в который производится преобразование. Структура «декодер – кодер» обычно является более выгодной при построении преобразователей кодов из готовых микросхем по сравнению со структурами на отдельных логических элементах. Выгоды, получаемые при ее использовании, во многом послужили толчком для выпуска микросхем программируемых логических матриц.
  
  

• 10 слайд

  Шифраторы
  Шифратор – устройство, осуществляющее двоичное кодирование сигналов. Обратен дешифратору двоичных сигналов. В простейшем случае шифратор сопоставляет активному уровню на одном из входов двоичный выходной код. При этом количество его выходов всегда меньше, чем входов. Например, при четырех входах будет два выхода.
  В состав большинства серий микросхем входит приоритетный шифратор. Он отличается тем, что в нем допускается одновременная подача логической единицы на несколько входов одновременно. При этом код выходного сигнала будет соответствовать старшему номеру выхода из всех входов, на которые логическая единица подана. Приоритетный шифратор работает как обычный, если сигнал подается только на один из выходов.
  На главный
  

• 11 слайд

  Дешифраторы
  Дешифратор (преобразователь кода) – это устройство для преобразования кода числа на входе (комбинации входных сигналов) в сигнал на определенном выходе. Дешифраторы преобразуют: двоичный код, двоично-десятичный код, код Грея. Например, преобразователь двоичного кода – полный дешифратор.
  Если при n входах дешифратор имеет m = 2n выходов, то такой дешифратор называется полным, при m < 2n – неполным или частичным.
  Двоично-десятичный дешифратор преобразует двоичный код в семисегментный (неполный). Он используется при выводе числа на знаковый семисегментный индикатор (например, в часах).
  
  На главный
  

• 12 слайд

  Мультиплексоры
  Мультиплексор – логическое устройство для последовательного опроса нескольких двоичных переменных и передачи их на один выход. Простейший мультиплексор можно представить в виде ключа, управляемого сигналом А. В зависимости от этого сигнала на выход пройдет или сигнал х0, или х1.
  Мультиплексор на четыре входа (рис.3.6) должен иметь два управляющих сигнала А0 и А1 (на восемь входов – три управляющих сигнала А0, А1 и А2).
  Таким образом, количество адресных входов (управляющих сигналов) должно быть таким, что бы в двоичном коде адресовать все входы.
  На основе мультиплексоров может быть реализована любая логическая функция, что часто используется в программируемых логических элементах.
  
  На главный
  

• 13 слайд

  Демультиплексоры
  Демультиплексор – устройство, выполняющее передачу информации, поступающей по одной линии, на несколько выходных линий, т.е. преобразование, обратное действию мультиплексора. Поскольку функции демультиплексора сходны с функциями дешифраторов, их условное обозначение сделано одинаковым, а именно ИД. Например, дешифратор К155ИД3 можно использовать в качестве демультиплексора.
  В составе интегральных микросхем имеются коммутационные микросхемы, которые способны пропускать сигналы в обоих направлениях. Их называют мультиплексорами-демультиплексорами. Например, ИМС 590КН1 имеет восемь входов/выходов и может служить мультиплексором или демультиплексором
  
  На главный
  

• 14 слайд

  Запоминающие устройства
  Памятью персонального компьютера принято называть совокупностью устройств, служащих для хранения, запоминания и выдачи информации.
  Отдельные устройства, входящие в данную совокупность, называют запоминающими устройствами (ЗУ) того или иного типа.
  Термин "запоминающее устройство" принято использовать, когда речь идет о принципе построения конкретного устройства памяти (например, полупроводниковое ЗУ, запоминающее устройство на жестком магнитном диске), а термин "память" - тогда когда хотят подчеркнуть выполняемую устройством памяти конкретную логическую функцию или место расположения в составе оборудования компьютера (например, оперативная память - ОП, внешняя память).
  Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами и характеристиками. Так, например, персональные компьютеры имеют четыре иерархических уровня памяти:
  - МПП - микропроцессорная память;
  - регистровая кэш-память;
  - ОП - основная память;
  - ВЗУ - внешняя память.
  
  
  

• 15 слайд

  Триггеры
  RS-триггер
  Самый простой триггер можно получить из двух логических элементов 2ИЛИ-НЕ:
  Он имеет два входа: S (set) – установка, R (reset) – сброс, и два выхода:
  Q (прямой)  и Q с чертой сверху (инверсный, НЕ_Q).
  При подаче сигнала логического нуля на оба входа триггера, его выходы будут установлены в произвольное состояние. Допустим, Q = 0, а НЕ_Q =1. Если на вход S подать «1», то состояние выхода Q скачкообразно изменится на «1», а НЕ_Q  - на «0». И это состояние будет поддерживаться в независимости от того «0» или «1» подано на вход  S, что и является проявлением свойства памяти.
  Соответственно, при подаче уровня «1» на вход R выход Q станет «0», а НЕ_Q – «1».
  Длительность устанавливающих импульсов может быть очень короткой, и ограничена физическим быстродействием логических модулей, из которых построен триггер.
  Ситуация, когда на входах R и S действует высокий уровень, является недопустимой, поскольку при этом схема не может работать корректно. В этом есть недостаток RS-триггера.
  
  Дальше
  

• 16 слайд

  D-триггер
  Немного изменив схему синхронного RS-триггера, можно получить  D-триггер. (D-delay, задержка). У него только один информационный вход D.
  Если на этот вход подать «1», а затем подать импульс на вход C, то на выходе Q будет «1», если на вход подать «0», затем импульс на C, то на выходе Q будет «0». Таким образом, D-триггер осуществляет задержку информации, поступающей на вход.
  Если вход D соединить с выходом НЕ_Q, то триггер будет менять свое состояние при каждом изменении состояния входа С от «0» к «1» . При изменении от «1» к «0» состояние триггера меняться не будет. Таким образом, частота выходных импульсов будет вдвое меньше частоты входных импульсов. Такой триггер называется счетным или T-триггером. Делитель частоты используется очень широко в цифровой технике.
  Существует разновидность синхронного RS-триггера, не имеющая запрещенной комбинации – JK-триггер. Он имеет три входа: J (вместо R), K (вместо S), и C. Если на оба информационных входа подана «1», то JK-триггер работает как счетный T-триггер с входом C.
  На главный
  

• 17 слайд

  Регистры
  Регистр хранения
  На триггерах можно строить более сложные цифровые устройства, например такие, как регистры. Регистры предназначены для хранения многобитовой информации, то есть чисел, записанных в двоичном коде.
  Регистр сдвига
  Другой разновидностью регистров является регистр сдвига. Он предназначен для преобразования информации путем ее побитного сдвига в ту или иную сторону. На следующем рисунке приведена схема простейшего регистра сдвига информации вправо (по схеме):
  
  
  На главный
  

• 18 слайд

  Функциональные устройства
  ПК, как правило, состоит из следующих функциональных устройств:
  16 или 32-разрядного процессора;
  оперативно-запоминающего устройства — информационной емкостью 64-1024 Кбайт;
  системного постоянно-запоминающего устройства емкостью 32-64 Кбайт;
  контроллера для связи с клавиатурой и периферийных устройств через стандартные параллельные и последовательные интерфейсы; а также контроллеров для локальных сетей; растрового дисплея для вывода текстовой и графической информации;
  внешнего запоминающего устройства: 1 или 2 накопителя на гибких магнитных дисках (НГМД) емкостью 400 — 1200 Кбайт, более дорогие ПК включают накопители на жестких магнитных дисках (тина Винчестер) емкостью 5-100 Мбайт.
  Несмотря на эволюцию вычислительной техники в структуре компьютера общего назначения можно выделить следующие наиболее существенные подсистемы: обрабатывающую, памяти, ввода/вывода, печатающего устройства и телеобработки.
  
  

• 19 слайд

  Четвертьсумматоры
  Простейшим двоичным суммирующим элементом является четвертьсумматор. Происхождение названия этого элемента следует из того, что он имеет в два раза меньше выходов и в два раза меньше строк в таблице истинности по сравнению с полным двоичным одноразрядным сумматором. Наиболее известны для данной схемы названия: элемент "сумма по модулю 2" и элемент "исключающее ИЛИ".
  
  Условное обозначение (а, б) и схема реализации четвертьсумматора (в)
  На главный
  

• 20 слайд

  Полусумматоры
  Полусумматор имеет два входа a и b для двух слагаемых и два выхода: S сумма и CR (или P) – перенос. Обозначением полусумматора служат буквы HS (half sum – полусумма).
  Условное обозначение (а) и схема реализации полусумматора (б)
  На главный
  

• 21 слайд

  Полные сумматоры
  Он имеет три входа: a, b для двух слагаемых и p для переноса из предыдущего (более младшего) разряда и два выхода: S сумма, P перенос в следующий (более старший) разряд. Обозначением полного двоичного сумматора служат буквы SM.
  
  На главный
  

Краткое описание документа:

Презентация Типовые и комбинационные узлы ПК знакомит обучающихся с основными узлами ПК, их функциональном назначении и условно-графическими обозначениями.

Среди комбинационных устройств на практике наиболее широко используются типовые функциональные узлы: шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, сумматоры и т. д.

В составе функциональных узлов последовательностного типа имеются элементы памяти. Поэтому эти устройства также называются автоматами с памятью или просто цифровыми автоматами (ЦА). Выходные сигналы последовательностных устройств определяются не только сигналами, имеющимися на входах ЦА в данный момент времени, но и зависят от исходного состояния элементов памяти.

Презентация интерактивная. Обучающиеся могут вести изучение узлов в произвольном порядке.