- •1. История эвм и основные определения
- •1.1 История создания эвм
- •1.2 Принципы фон Неймана
- •1.3 Особенности современных компьютеров
- •1.4 Развитие программного обеспечения
- •1.5 История пэвм
- •1.6 Появление ibm pc
- •1.7 Принцип открытой архитектуры
- •1.8 Развитие компьютеров ibm pc
- •2. Основы цифровой электроники
- •2.1. Числа, используемые в цифровой электронике. Двоичная система счисления
- •2.1.1. Перевод чисел из десятичной системы счисления в двоичную и обратно
- •2.1.2. Двоичная арифметика
- •2.1.3. Представление отрицательных чисел в двоичной системе счисления
- •2.1.4. Представление чисел c плавающей точкой в двоичной системе счисления
- •2.2 Другие системы счисления, используемые в микропроцессорной технике
- •2.2.1 Шестнадцатеричная система счисления
- •2.2.2 Двоично-десятичная система счисления
- •2.3. Базовые логические элементы
- •2.3.1. Формы описания логических элементов
- •2.3.2. Универсальный характер логического элемента и-не.
- •2.3.3. Логические элементы с числом входов больше двух
- •2.3.4. Интегральные схемы
- •2.3.5. Конструирование схемы по таблице истинности.
- •2.4. Классификация цифровых схем
- •2.5. Комбинационные схемы
- •2.5.1. Мультиплексор
- •2.5.2. Демультиплексор
- •2.5.3 Дешифратор
- •2.5.4 Дешифратор двоичного кода в сигнал семисегментного индикатора
- •2.6. Последовательные схемы
- •2.6.1 Асинхронный rs – триггер
- •2.6.2 Синхронный d-триггер
- •2.7 Двоичные счетчики
- •2.8 Регистры
- •2.9 Арифметические устройства.
- •2.9.1 Устройства сложения
- •2.9.1.1 Полусумматор
- •2.9.1.2 Полный сумматор
- •2.9.1.3. Многоразрядный сумматор
- •2.9.2 Устройства выполняющие операцию вычитания
- •2.9.2.1.Полувычитатель
- •2.9.2.2. Полный вычитатель
- •2.9.2.3. Многоразрядный вычитатель
- •2.9.3 Умножители
- •2.9.3.1. Многотактный умножитель сложения и сдвига
- •2.9.3.2 Матричный умножитель
- •3 Программируемые логические интегральные схемы (плис)
- •3.1 Классификация сбис пл
- •3.2 Язык описания аппаратуры ahdl
- •If high then
- •Io: bidir
- •Variable
- •Variable
- •If load then
- •4 Микропроцессорная техника
- •4.1 Общая структура микроЭвм.
- •4.2 Микропроцессорный комплект бис кр580 или intel8080.
- •4.3 Архитектура микропроцессора кр580ик80 (i8080)
- •4.3.1 Состав бис
- •4.3.2 Описание выводов микросхемы
- •4.3.3 Команды микропроцессора кр580ик80
- •4.3.3.1 Группа команд пересылки
- •4.3.3.2 Группа арифметических команд
- •4.3.3.3 Группа логических команд
- •4.3.3.3 Группа команд передачи управления
- •4.3.3.4. Группа команд работы со стеком, ввода-вывода и управления регистрами процессора;
- •4.4 Программируемый контроллер прерывания (пкп) кр580вн59
- •4.5 Архитектура программируемого таймера кр580ви53
- •4.6 Архитектура бис программируемого адаптера параллельного интерфейса кр580вв55.
- •4.7 Программируемый контроллер режима прямого доступа к памяти кр580 вт57.
- •4.8 Программируемый контроллер последовательного интерфейса кр580вв51
- •5. Сопряжение цифровых и аналоговых устройств.
- •5.1 Цифроаналоговые преобразователи
- •5.1.1.1 Цап с широтно-импульсной модуляцией
- •5.1.1.2 Последовательный цап на переключаемых конденсаторах
- •5.1.2 Параллельные цап
- •5.1.2.1 Цап с суммированием весовых токов
- •5.1.2.2 Параллельный цап на переключаемых конденсаторах (цап с суммированием зарядов)
- •5.1.2.3 Цап с суммированием напряжений
- •5.1.3 Параметры цап
- •5.1.3.1 Статические параметры
- •5.1.3.2 Динамические параметры
- •5.1.3.3 Шумы цап
- •5.2. Аналого цифровые преобразователи
- •5.2.1 Параллельные ацп
- •5.2.2 Последовательные ацп
- •5.2.2.1 Ацп последовательного счета
- •5.2.2.2 Ацп последовательного приближения
- •5.2.2.3 Интегрирующие ацп
- •5.2.2.3.1 Ацп многотактного интегрирования
- •5.2.2.3.2 Сигма-дельта ацп
- •5.2.2.3.3 Преобразователи напряжение-частота
- •5.2.3 Последовательно-параллельные ацп
- •5.2.3.1 Многоступенчатые ацп
- •5.2.3.2 Многотактные последовательно-параллельные ацп
- •5.2.3.3 Конвеерные ацп
- •5.2.4 Параметры ацп
- •6. Интерфейсы, применяемые в микропроцессорных системах и микроконтроллерах.
- •6.3 IrDa (http://www.Gaw.Ru)
- •6.4 Ieee 1284 (Centronics, ecp, epp)
- •Interfaces.By.Ru
- •6.9 1Wire
- •6.10. Jtag
- •6.11 Механизмы кодирования передаваемых в последовательном коде данных
2.3. Базовые логические элементы
Несмотря на большое разнообразие цифровых схем обработки информации (ЭВМ, калькуляторы и т.д.) Все они состоят из однотипных блоков называемых базовыми логическими элементами
2.3.1. Формы описания логических элементов
Всего существует 7 базовых логических элементов, реализующих 4 логические функции (НЕ, ИЛИ, И, исключающее И).
БУЛЬ (Boole) Джордж (2 ноября 1815, Линкольн, Великобритания - 8 декабря 1864, Баллинтемпль, Ирландия), английский математик и логик, один из основоположников математической логики. Разработал алгебру логики (булеву алгебру) («Исследование законов мышления», 1854), основу функционирования цифровых компьютеров.
Джордж Буль родился в бедной рабочей семье. Первые уроки математики получил у отца и, хотя посещал местную школу, в общем его можно считать самоучкой. В 12 лет он уже знал латынь, затем овладел греческим, французским, немецким и итальянским языками. В 16 лет уже преподавал в деревенской школе, а в 20 открыл собственную школу в Линкольне. В редкие часы досуга зачитывался математическими журналами Механического института, интересовался работами математиков прошлого - Ньютона, Лапласа, Лагранжа, проблемами современной алгебры.
Начиная с 1839 года, Буль стал посылать свои работы в новый Кембриджский математический журнал. Его первая работа «Исследования по теории аналитических преобразований» касалась дифференциальных уравнений, алгебраических проблем линейной трансформации и концепции инвариантности. В своем исследовании 1844 года, опубликованном в «Философских трудах Королевского общества», он коснулся проблемы взаимодействия алгебры и исчисления. В том же году молодой ученый был награжден медалью Королевского общества за вклад в математический анализ.
Вскоре после того, как Буль убедился, что его алгебра вполне применима к логике, в 1847 году он опубликовал памфлет «Математический анализ логики», в котором высказал идею, что логика более близка к математике, чем к философии. Эта работа была чрезвычайно высоко оценена английским математиком Августом Де Морганом. Благодаря этой работе Буль в 1849 году получил пост профессора математики Куинз-колледжа в графстве Корк, несмотря на то что он даже не имел университетского образования.
В 1854 году он опубликовал работу «Исследование законов мышления, базирующихся на математической логике и теории вероятностей». Работы 1847 и 1854 годов дали рождение алгебре логики, или булевой алгебре. Буль первым показал, что существует аналогия между алгебраическими и логическими действиями, так как и те, и другие предполагают лишь два варианта ответов — истина или ложь, нуль или единица. Он придумал систему обозначений и правил, пользуясь которыми можно было закодировать любые высказывания, а затем манипулировать ими как обычными числами. Булева алгебра располагала тремя основными операциями - И, ИЛИ, НЕ, которые позволяли производить сложение, вычитание, умножение, деление и сравнение символов и чисел. Таким образом, Булю удалось подробно описать двоичную систему счисления. В своей работе «Законы мышления» (1854) Буль окончательно сформулировал основы математической логики. Он также попытался сформулировать общий метод вероятностей, с помощью которого из заданной системы вероятных событий можно было бы определить вероятность последующего события, логически связанного с ними.
В 1857 году Буль был избран членом Королевского общества. Его работы «Трактат о дифференциальных уравнениях» (1859) и «Трактат о вычислении предельных разностей» (1860) оказали колоссальное влияние на развитие математики. В них нашли свое отражение наиболее важные открытия Буля.
Идеи Буля нашли применение в таких областях, о которых он не мог и мечтать - в использующих двоичный код цифровых компьютерах и в телефонной связи.
В качестве математического аппарата для описания цифровых систем используется булева алгебра или алгебра логика.
Булевой алгеброй называется непустое множество с двумя бинарными операциями (конъюнкции - логического И), (дизъюнкции - логического ИЛИ), унарной операцией (аналог отрицания) и двумя выделенными элементами: 0 (или Ложь) и 1 (или Истина).
Для реализации булевых функций применяются базовые логические элементы. На них строятся все известные цифровые схемы
Логическая функция |
Условное графическое обозначение |
Булева функция |
Таблица истинности | ||
Входы |
Выход | ||||
X |
Y | ||||
НЕ |
0 |
1 | |||
1 |
0 | ||||
|
X1 |
X2 |
Y | ||
И |
0 |
0 |
0 | ||
0 |
1 |
0 | |||
1 |
0 |
0 | |||
1 |
1 |
1 | |||
И-НЕ |
0 |
0 |
1 | ||
0 |
1 |
1 | |||
1 |
0 |
1 | |||
1 |
1 |
0 | |||
ИЛИ |
0 |
0 |
0 | ||
0 |
1 |
1 | |||
1 |
0 |
1 | |||
1 |
1 |
1 | |||
ИЛИ-НЕ |
|
0 |
0 |
1 | |
0 |
1 |
0 | |||
1 |
0 |
0 | |||
1 |
1 |
0 | |||
Исключающее ИЛИ |
0 |
0 |
0 | ||
0 |
1 |
1 | |||
1 |
0 |
1 | |||
1 |
1 |
0 | |||
Исключающее ИЛИ-НЕ |
0 |
0 |
1 | ||
0 |
1 |
0 | |||
1 |
0 |
0 | |||
1 |
1 |
1 |
Все логические элементы располагаются внутри микросхемы. Для их работы необходимо подать питание на микросхему. Для этого на микросхеме существуют специальные выводы.