24) Логические основы построения цифровых автоматов. Основные законы и постулаты алгебры логики.
Задачи, решаемые при разработке цифровых логических устройств, можно разделить на две категории:
1. Синтеза.
2. Анализа.
Синтез - это процесс построения схемы цифрового устройства по заданию.
Анализ - процесс обратный синтезу.
Модель дискретного устройства, отражающая только его свойства по переработке сигналов, называется дискретным (цифровым) автоматом.
В общем случае, модель представляет собой многополюсный черный ящик с m входами и n выходами (рис.1.3). Состояние автомата определяется состояниями сигналов на его входах и выходах. Совокупность входных и выходных переменных Х и Z образуют входное и выходное слово автомата, соответственно.
Различные значения входных переменных образуют алфавит (т.к. алфавит входных и выходных переменных един, в дальнейшем будет рассматриваться только один алфавит). В цифровой технике алфавит входного (выходного) слова содержит два значения (две буквы) "1" и "0".
К
аждое
слово - набор переменных на входе или
на выходе автомата, отличается от другого
слова хотя бы одной буквой. Каждая буква
слова поставлена в соответствие с
номером входа (выхода) автомата.
Законы логики
Закон тождества
Закон непротиворечия
Закон исключенного третьего
Закон двойного отрицания
Закон коммутативности
Закон ассоциативности
Законы дистрибутивности
Законы инверсии
25) Представление функций алгебры логики.
Ц
елью
проектирования цифрового устройства
является получение его логической
функции (ЛФ) и соответствующей ей схемной
реализации. ЛФ могут иметь различные
формы представления: 1)
словесное,
2) графическое,
3) табличное,
4) алгебраическое,
5)
на алгоритмическом языке (например
VHDL) и 6)
схемное.
В качестве примера, рассмотрим функцию
Y от двух переменных x1 и x0, заданную
словесным описанием: Y=1, если переменные
НЕ РАВНЫ и Y=0, если x1=x0. Такую ЛФ удобно
назвать функцией НЕРАВНОЗНАЧНОСТИ.
Переходим к табличному представлению
Y (таблица 2).Табличное
представление значений ЛФ для всех
наборов входных переменных называется
таблицей истинности.
В общем виде переход от табличного
представления к алгебраическому может
осуществляться по формуле (12), одной из
основных в алгебре логики.
Как уже отмечалось, значение формулы алгебры логики полностью зависит от значений входящих в эту формулу высказываний. Поэтому формула алгебры логики является функцией входящих в нее элементарных высказываний.Определение. Функцией алгебры логики п переменных (или функцией Буля) называется функция п переменных, где каждая переменная принимает два значения: 0 и 1, и при этом функция может принимать только одно из двух значений: 0 или 1.Тождественно истинные и тождественно ложные формулы алгебры логики представляют собой постоянные функции, а две равносильные формулы выражают одну и ту же функцию.
№ 27 Глобальная сеть INTERNET. Способы передачи информации в INTERNET.
Интернет - сеть сетей. Локальные сети обычно объединяют несколько десятков компьютеров, размещенных в одном здании, однако они не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. В этом случае дистанционный доступ к информации обеспечивают региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).
Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах.
Потребности формирования единого мирового информационного пространства привели к объединению локальных, региональных и корпоративных сетей в глобальную компьютерную сеть Интернет. В результате в настоящее время (на январь 2005 года) основу Интернета составляют более трехсот миллионов серверов.
Надежность функционирования глобальной сети обеспечивает большое количество каналов передачи информации с высокой пропускной способностью между локальными, региональными и корпоративными сетями. Например, российская региональная компьютерная сеть Рунет (RU) соединяется многочисленными каналами передачи информации с северо-американской (US), европейской (EU) и японской (JP) региональными сетями (рис. 6.5).
|
Рис. 6.5. Региональные компьютерные сети, объединенные в глобальную сеть Интернет |
Интернет - это глобальная компьютерная сеть, в которой локальные, региональные и корпоративные сети соединены между собой многочисленными каналами передачи информации с высокой пропускной способностью.
Подключение к Интернету. В каждой локальной, региональной или корпоративной сети имеется, по крайней мере, один компьютер (сервер Интернета), который имеет постоянное подключение к Интернету.
Для подключения локальных сетей чаще всего используются оптоволоконные линии связи. Однако в случаях подключения неудобно расположенных или удаленных компьютерных сетей, когда прокладка кабеля затруднена или невозможна, используются беспроводные линии связи. Если передающая и принимающая антенны находятся в пределах прямой видимости, то используются радиоканалы, в противном случае обмен информацией производится через спутниковый канал с использованием специальных антенн (рис. 6.6).
|
Рис. 6.6. Различные варианты подключения к глобальной компьютерной сети Интернет |
Сотни миллионов компьютеров пользователей могут периодически подключаться к Интернету по коммутируемым телефонным каналам с помощью провайдеров Интернета. Провайдеры Интернета имеют высокоскоростные соединения своих серверов с Интернетом и поэтому могут предоставить Интернет-доступ по телефонным каналам одновременно сотням и тысячам пользователей.
Для соединения компьютера пользователя по телефонному каналу с сервером Интернет-провайдера к обоим компьютерам должны быть подключены модемы. Модемы обеспечивают передачу цифровых компьютерных данных по аналоговым телефонным каналам со скоростью до 56 Кбит/с.
Современные ADSL-технологии позволяют использовать обычные телефонные каналы для высокоскоростного (1 Мбит/с и выше) подключения к Интернету. Важно, что при этом телефонный номер остается свободным.
Обычные и ADSL модемы подключаются к USB-порту компьютера и к разъему телефонной розетки (рис. 6.7).
|
Рис. 6.7. Обычный и ADSL модемы |
Пользователи портативных компьютеров могут подключаться к Интернету с использованием беспроводной технологии Wi-Fi. На вокзалах, в аэропортах и других общественных местах устанавливаются точки доступа беспроводной связи, подключенные к Интернету. В радиусе 100 м портативный компьютер, оснащенный беспроводной связью, автоматически получает доступ в Интернет со скоростью до 11 Мбит/с.
Способы передачи информации в INTERNET
Передавать информацию от одного субъекта (транслятора) другому (реципиенту) можно множеством способов. Чтобы в этом убедиться, достаточно просто проследить эволюцию средств, с помощью которых люди обменивались сведениями в разные времена. .
Настоящим прорывом в развитии средств обмена информацией стала череда изобретений, имевшая место в XIX в. Сначала появился телеграф (1844 г., фамилия Морзе, думаю, Вам о чем-то говорит), затем чуть позже последовали телефон (1876 г., американский ученый Белл) и радио (1895 г., русский ученый Попов). В век "теле" и "радио" открылись новые возможности, которые были просто недоступны раньше. Они заложили свой камень в фундаментальной стройке, развернувшейся уже на стыке тысячелетий и известной нам как "формирование информационного общества".
Дабы осознать, какое значение имеют в жизни человека средства связи, много усилий прилагать не надо. Вспомним: не понадобилось этого делать тем же большевикам, которые с перевода под свой полный контроль телеграфа и почты начали то, что в итоге стало Октябрьской революцией.
Развитие почты на протяжении истории – еще один ракурс, под которым можно рассматривать становление и совершенствование инструментов перекачки известий, мыслей, чувств. Неотъемлемыми атрибутами корректной и надежной работы почты во все времена и у всех народов являлись указание адреса получателя и обратного адреса (отправителя), хранение и пересылка самого ценного, что есть в письме – строк, - в конверте, скрывающем содержимое от посторонних глаз. Сегодня все чаще слово "почта" употребляется с определением "электронная" и, соответственно, все реже люди прибегают к отправке рукописного текста в бумажных конвертах, особенно в сравнении с более оперативными и предоставляющими больший выбор средств оформления и расширения контента (через разнообразные "аттачменты" и т.п.) письма электронными средствами связи.
Разговор об электронной почте не перейти в рамках указанной темы в разговор об Интернете просто не может. Всемирная сеть (не напрасно иначе именуемая паутиной) все смелее и, я бы сказал, необратимее опутывает собой планету, оставляя нам вместе с тем все меньше шансов говорить о многовековых преградах – расстоянии и времени – как преградах впредь. Это можно рассматривать как компьютерное воплощение глобализации, где если сказал один, то знает уже весь мир (или почти весь: зачастую за исключением того, о ком было сказано).
Прогресс подстегивает к усовершенствованию и давно существующих средств. Пример – концепция "нового телевидения", в котором находят широкое применение лазерные технологии, а для обеспечения высококачественного изображения и звука их передача реципиентам осуществляется по оптоволоконному кабелю.
Передача информации "по воздуху", т.е. посредством электромагнитных волн (ЭМИ), позволяет управлять качеством передаваемого и, соответственно, получаемого сигнала через манипуляции с длиной волны ЭМИ (или, что равносильно в физическом смысле, частотой волны). Возможно, не за горами то время, когда телевидение из двухмерного (два измерения – визуальное и звуковое) превратится в трехмерное (передача информации для восприятия органами обоняния человека). Очевидно, что одно из главных преимуществ использования ЭМИ для целей информационного обмена – скорость (равная в вакууме скорости света, или 300 000 км в секунду). Физически доказать возможность достижения большей скорости в природе пока не удалось.
Современная наука открывает все новые возможности передачи информации (например, от материи световому фотону). Предел совершенствования в этой области обнаружен не был. В любом случае, какими бы передовыми методами установления связи друг с другом не пользовались люди, необходимо помнить главное: не должны вноситься искажения в исходную информацию, и на выходе она должна отличаться "чистотой".
Достоверность, актуальность, полнота и некоторые другие характеристики информации всегда были и будут теми критериями, которые будут определять не только ее качество, но и резонность использовать то или иное средство информационного обмена. В данном случае намного важна цель, а не средство, при условии что последнее не создает какую-либо угрозу безопасности человека.
Тогда и можно будет поговорить о технических параметрах этих чудных устройств, которые делают нашу жизнь лучше.