Схемотехнические основы компьютерной техники

1. Схемотехнические основы компьютерной техники

Основы алгоритмизации и программирования

2. Виды узлов ЭВМ

Узлы ЭВМ:
комбинационные:
выходные сигналы зависят только
от входных сигналов;
накапливающие:
выходные сигналы зависят не только
от действующих входных сигналов, но и
от поступавших ранее.

3. Комбинационные узлы

Комбинационные узлы:
Шифратор/Дешифратор
Сумматор по модулю 2
Мультиплексор/Демультиплексор
Сумматор
Программируемая логическая
матрица
И др.

4. Накапливающие узлы

Накапливающие узлы:
Триггер
Регистр
Счётчики
И др.

5. Логические элементы

x1
&
y
x2
x1
1
y
x2
x
&
y
x1
И
НЕ
y
И-НЕ
1
y
ИЛИ-НЕ
1
y
НЕ
x2
x1
ИЛИ
&
x2
x

6. Логические элементы

1 &
& 1
1
&
1
&
1
&

7. Узлы ЭВМ

1
2
3
1 — входы
2 — тип узла (назначение)
3 — выходы

8. Комбинационные узлы

9. Шифратор и дешифратор

Шифратор (кодер) —
устройство, преобразующее
сигнал на одном из входов в
комбинацию выходных сигналов.
Дешифратор (декодер) —
устройство, преобразующее
комбинацию сигналов на входах в
сигнал на одном из выходов.

10. Шифратор и дешифратор

11. Дешифратор (декодер)

0
1
2
.
n
СИ
DC
0
1
2
.
.
.
m
m 2
n

12. Дешифратор (декодер)

x1 x2
x3
&
0
&
1
&
2
&
3
&
4
&
5
&
6
&
7

13. Дешифратор (декодер)

Шифратор (кодер)
0
1
2
.
n
СИ
C
0
1
2
.
.
.
m
n 2
m

14. Шифратор (кодер)

0
1
2
3
4
5
6
7
1
1
1
СИ
&
&
&

15. Шифратор (кодер)

Сумматор по модулю 2
Сумматор по модулю 2 —
устройство, реализующее
вычисление операции
«Исключающее ИЛИ».

16. Сумматор по модулю 2

x1
x2
&
&
1

17. Сумматор по модулю 2

Мультиплексор и демультиплексор
Мультиплексор — устройство,
обеспечивающее подключение
одного из нескольких входов к
выходу.
Демультиплексор — устройство,
обеспечивающее подключение
входа к одному из нескольких
выходов.

18. Мультиплексор и демультиплексор

Мультиплексор
x1 x2 x3 x4
Входы
y1
y2
MS
Выход

19. Мультиплексор

y1
y2
СИ
DC
1
2
3
4
x1
x2
x3
x4
& 1
&
&
&

20. Мультиплексор

Демультиплексор
y1
y2
СИ
DC
&
1
2
3
4
&
&
&
Input

21. Демультиплексор

Сумматоры
Одноразрядный сумматор —
устройство, выполняющее
операцию сложения над одним
двоичным разрядом.
Многоразрядные сумматоры
строятся на основе
одноразрядных:
с последовательным переносом;
со сквозным переносом.

22. Сумматоры

Одноразрядный сумматор
Входы:
бит первого слагаемого;
бит второго слагаемого;
признак переноса
(из младшего разряда).
Выходы:
сумма в текущем разряде;
признак переноса
(в старший разряд).

23. Одноразрядный сумматор

Узлы ЭВМ
SM
a
S
b
P
p

24. Узлы ЭВМ

Одноразрядный сумматор
a
b
p
&
&
1
P
&
&
1
&
1
S
&

25. Одноразрядный сумматор

Накапливающие узлы

26. Накапливающие узлы

Триггеры
Триггер — запоминающий элемент
с двумя устойчивыми состояниями
(состояние «0» и состояние «1»).
Основные типы триггеров:
RS-триггер;
D-триггер;
T-триггер;
JK-триггер.

27. Триггеры

RS-триггер
Два входа:
qR — сбросить в 0;
qS — установить в 1.
Два выхода:
Q — хранимое в триггере значение;
Q — инверсия хранимого значения.

28. RS-триггер

Комбинации входных сигналов
(для элементов ИЛИ-НЕ):
qR
qR
qR
qR
=
=
=
=
0,
1,
0,
1,
qS
qS
qS
qS
=
=
=
=
0
0
1
1
—
—
—
—
хранение значения;
запись 0;
запись 1;
недопустимо.
При использовании элементов
И-НЕ на вход подаются
инверсные значения.

29. RS-триггер

qR
qS
1
Q
1
Q
qR
qS
&
Q
&
Q

30. RS-триггер

T
qR
qS
R
S
T
Q
qR
Q
qS
R
S
Q
Q

31. RS-триггер

Синхронный RS-триггер
qS
T
&
S
Q
СИ
qR
&
R
Q

32. Синхронный RS-триггер

Двухтактный RS-триггер
qS1
СИ
qR1
S
T
Q1
qS2
С
S
T
Q2
С
qR2
R
1
&
R
2

33. Двухтактный RS-триггер

qS
СИ
qR
S
TT
Q
С
R
Q

34. Двухтактный RS-триггер

T-триггер
Один управляющий вход:
единичный сигнал на входе
переводит T-триггер
в противоположное состояние.

35. T-триггер

S
qT
TT
Q
С
R
Q

36. T-триггер

JK-триггер
Два управляющих входа:
вход J — вход установки 1;
вход K — вход установки 0.
В отличие от RS-триггера
комбинация из двух единиц
не является запретной:
вместо неопределённого состояния
поведение соответствует T-триггеру.

37. JK-триггер

qJ
&
СИ
qK
S
TT
Q
С
&
R
Q

38. JK-триггер

D-триггер
Один информационный вход:
значение, которое нужно сохранить.
qD
S
СИ
C
&
R
T
Q
Q

39. D-триггер

Регистры и счётчики
Регистр — устройство хранения
многоразрядных значений.
Счётчик — устройство хранения,
которое по каждому сигналу
изменяет хранимый код
(как правило, многоразрядный).

40. Регистры и счётчики

Вопросы?
?