ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕМЕНТЫ ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ЭВМ

ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕМЕНТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ЭВМ

I. Способы представления сигналов

Наиболее распространенные способы физического представления информации импульс или его отсутствие; ¡ высокий или низкий потенциал; ¡ высокий потенциал или его отсутствие. ¡

ИМПУЛЬСНЫЙ способ физического представления сигналов Импульс характеризуется амплитудой и длительностью, причем длительность должна быть меньше временного такта машины.

ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ способ физического представления сигналов Уровень напряжения не меняется в течение всего такта работы машины. Форма и амплитуда сигнала при этом во внимание не принимаются, а фиксируется лишь сам факт наличия или отсутствия потенциала.

¡ Для анализа и синтеза схем в компьютере при алгоритмизации и программировании решения задач широко используется математический аппарат алгебры логики.

II. Электронные технологии

«История» систем элементов Резисторно – диодные ¡ Резисторно – транзисторные ¡ Феррито – транзисторные ¡ Диодо – транзисторные ¡ Транзисторно – транзисторные ¡ (сейчас ТТЛ=транзисторно – транзисторная логика)

«История» транзисторов ¡ ¡ ¡ 2 -е поколение ЭВМ – биполярные германиевые и кремниевые pnp- и npn – транзисторы В интегральных схемах униполярные (полевые) МОП-транзисторы (металл – окисел-полупроводник) КМОП-транзисторы оперативная память(конденсатор, регенерация) флэш-память (плавающий затвор)

III. Элементарные схемы и типовые узлы ЭВМ

1. ТРИГГЕР Триггер – устройство, которое может запоминать сигналы 0 и 1, передавать их (т. е. один разряд двоичного числа). От англ. «Trigger» – спусковой крючок. Триггер имеет два устойчивых состояния, в каждом из которых он может находится до тех пор пока под действием внешнего сигнала не будет переведен в другое состояние.

Асинхронный RS-триггер (на элементах ИЛИ-НЕ) Функциональная схема Условное обозначение Демонстрация

T-триггер Условное обозначение Используется для счета импульсов (тумблер). Имеет один счетный вход (Т), под действием входного сигнала меняет состояние. Демонстрация T T Q не Q

T-триггер Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 не. Q 0 не. Q 1 не. Q 2 Если соединить инверсный выход каждого Т-триггера со входом следующего, то получится электронный счетчик. Соединив N триггеров, получим счетчик, способный запомнить n 2 поступивших сигналов.

2. Регистр Для запоминания и демонстрации n-разрядного двоичного числа. Состоит из триггеров. Как правило, один регистр = одна ячейка памяти.

Прием и передача данных из одного регистра в другой

3. СУММАТОР Является основным узлом АЛУ ЭВМ и служит для суммирования чисел путем поразрядного сложения.

Упрощенная схема сумматора

Одноразрядный полусумматор X Y P S Условное обозначение Демонстрация

Таблица истинности Выходы Входы X Y S P 0 0 0 1 1 0 1 0 1

Логические зависимости P(X, Y)=X Y СКНФ СДНФ

Функциональная схема P X S Y 1

Одноразрядный сумматор на три входа X Y P Q S Условное обозначение

4. ДЕШИФРАТОР Устройство для преобразования многоразрядных двоичных кодов.

Таблица истинности дешифратора Выходы Входы x 1 0 x 2 0 x 3 0 Y 0 1 Y 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 . . . … Y 5 0 0 0 1 0 0 . . . Y 7 0 0 0 0 1

Логические зависимости дешифратора

Структурная схема ДЕШИФРАТОРА и условное обозначение (в базисе (И, НЕ))

5. КОМПАРАТОР

Таблица истинности компаратора Выходы Входы ai bi Yi 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

Логическая зависимость компаратора

Обобщенная структура схемы с памятью

6. Трехразрядный счетчик

Трехразрядный счетчик (временная диаграмма)

Архитектура ЭВМ ¡ ¡ ¡ Общая конфигурация основных устройств Основные возможности и характеристики устройств Взаимосвязи устройств в ЭВМ т. е. это общее описание структуры и функций ЭВМ на уровне, достаточном для понимания принципов работы системы команд ЭВМ, но скрывающее детали ее технического и физического устройства.