Основы построения вычислительных систем Темы 5 Представление информации

Основы построения вычислительных систем Темы 5 Представление информации физическими сигналами. Комбинационные схемы. Цифровые автоматы Гайкова Любовь Вадимовна Лекция 3 1

План лекции 1. Передача цифровых сигналов 2. Комбинационные схемы (КС) 3. Цифровые автоматы (ЦА) 2

Передача цифровых сигналов Потенциальный Значениям бита соответствуют разные уровни напряжения, т. е. разные потенциальные коды. Потенциальный сигнал сохраняет постоянный уровень в течение одного машинного такта Способы физического представления информации Значениям бита соответствуют разные импульсы напряжения, т. е. разные импульсные коды. Импульсный 3

Передача цифровых сигналов Представление цифровой информации сигналами потенциального типа U 1 0 1 Uс U 0 tср tфр t 4

Передача цифровых сигналов Представление цифровой информации сигналами импульсного типа U 1 0 1 Um t tфр tср tосн 5

Передача цифровых сигналов Характеристики сигналов Амплитуда колебаний – Um Для импульсного сигнала – это величина напряжения, соответствующая значению бита 1. Для потенциального сигнала – Uc Uc = U 1 – U 0 Длительность фронта импульса – tфр. Это время перехода значения напряжения от низшего к высшему Длительность среза импульса - tср. Это время перехода значения напряжения от высшего к низшему Длительность кода по основанию – tосн. = tфр + tср + длительность импульса, в течение которого величина напряжения соответствует значению бита 1 6

Передача цифровых сигналов Последовательный код слоги Слово – одна из основных единиц информации Импульсный сигнал Потенциальный сигнал Параллельный код 7

Передача цифровых сигналов Представление последовательного кода импульсными и потенциальными сигналами Каждый временной такт отображает один разряд кода слова. Используется одна и та же линия передачи информации 1 0 1 1 0 Импульсный сигнал 1 0 1 0 Потенциальный сигнал 8

Передача цифровых сигналов Представление параллельного кода импульсными и потенциальными сигналами Все разряды слова отображаются в одном временном такте. Каждый код проходит через свою линию передачи информации Импульсный сигнал Потенциальный сигнал 9

Комбинационные схемы x 1 y 1 = ƒ 1(x 1, x 2, …, xn) x 2 y 2 = ƒ 2(x 1, x 2, …, xn) xn ym = ƒm(x 1, x 2, …, xn) 10

Комбинационные схемы Особенности комбинационных схем (КС) Это модуль с n количеством входов и m количеством выходов Совокупность выходных сигналов (выходных слов y) однозначно определяется его входными сигналами (входными словами x) в любой момент времени Способ обработки входной информации зависит от комбинации операндов на входе Выходной сигнал образуется сразу же после поступления входных сигналов 11

Особенности цифровых автоматов ЦА Имеет некоторое конечное число различных внутренних состояний в отличие от КС Значение выходного слова формируется за счет: • входного слова на воде ЦА; • внутреннего состояния ЦА Содержат память, состоящую из Запоминающих Элементов (ЗЭ) Цифровые автоматы Одновременность появления сигналов на входах КС достигается за счет тактирующих сигналов или сигналов синхронизации 12

Цифровые автоматы q 1 qk q 2 x 1 x 2 qk xn x 1 y 2 ym xn 13

Функционирование цифровых автоматов определяют Входной алфавит P = { p 1, p 2, . . . , pn } Выходной алфавит S = { s 1, s 2, . . . , sm } Начальное состояние автомата Q 0 Алфавит состояний Q = { q 1, q 2, . . . , qr } Цифровые автоматы Функции перехода A (Q, x), функции выходов B (Q, x), значения выходного сигнала y(t) 14

Тип цифрового автомата и значение выходного сигнала Цифровые автоматы Q(t+1)=A[Q(t), x(t)] y(t) = B[Q(t), x(t)] Автомат МИЛИ t = 0, 1, 2, . . Q(0) = Q 0 15

Тип цифрового автомата и значение выходного сигнала Цифровые автоматы Q(t+1)=A[Q(t), x(t)] y(t) = B[Q(t)] Автомат МУРА t = 0, 1, 2, . . Q(0) = Q 0 16