Розділ 2. Основи алгебри логіки (ало)

Тема 2.1 Основні функції та теореми алгебри логіки.

Лекція №4с. Цифровий сигнал та способи його передачі

Будь-яку інформацію можна закодувати за допомогою двійкової (булевої) логіки, тому що двійкова цифрова система є найпростішою. Вона має тільки два значення: «1» або «0».

В зв’язку з цим кількість можливих комбінацій надзвичайно обмежена. Ця простота і зробила можливою стандартизацію інтегральних схем (ІС). За допомогою цих ІС можна побудувати будь-яку логічну схему, включаючи комп’ютери.

В електронних цифрових системах двійкова інформація відображається за допомогою напруг (або струмів) на входах або виходах різних схем. Звичайно двійкові нуль і одиниця представляються двома номінальними рівнями напруги. „0” - (0В), „1” - (+5В).

Залежно від того який рівень сигналу зіставляється з логічним нулем, а який з логічною одиницею розрізняють два способи кодування двійкових сигналів:

- позитивне кодування (вищий рівень сигналу - одиниця, нижчий - нуль);

- негативне кодування (вищий рівень сигналу - нуль, нижчий - одиниця);

В реальних системах у зв’язку з різноманітністю схем „0” або „1” можна представити через діапазон напруги. Цей принцип можна представити схематично на рис. 1.

Рис. 1

Цифрову інформацію можна передати у лінію зв’язку або в магістраль.

Під лінією зв’язку розуміють фізичне середовище, за допомогою якого передають інформацію. Таким середовищем можуть бути електричні проводи, оптичні середовища.

Магістраль складається із шин:

- шина адреси (ША, АВ (address bus), шини даних (ШД, ДВ (data Bus) та шини керування (ШК, СВ (control bus). Кожна шина складається із ліній зв’язку.

Закодоване повідомлення, яке передається у лінію зв’язку або в магістраль за допомогою різних фізичних носіїв (напруга, електричний струм) називають сигналом.

У цифровій техніці здебільшого використовують електричні сигнали.

Сигнал, значення напруги якого в будь-який момент часу відповідають одному з двох рівнів – називають цифровим сигналом. (ЦС) Рівень напруги, що відповідає “лог.1” є високий (High), а другий низький (Low) – відповідає “лог.0”.

За допомогою часових діаграм можна показати, як зміняються цифрові сигнали в часі, а також визначити відношення між двома або декількома сигналами в одній і тій же схемі або системі. Це дуже важливо при дослідженні схем та пошуку неполадок у цифрових системах тому, що можна порівнювати сигнали на аналізаторі логічних станів з очікуваними для них часовими діаграмами.

У комп’ютерній схемотехніці застосовуються два основних види цифрових (двійкових) сигналів: потенціальні й імпульсні.

Розглянемо приклад: 16 8 4 2 1- вага розряду

У лінію зв’язку треба передати інформацію 29₁₀→ 1 1 1 0 1₂

Р ис. 2	Форма потенціального сигналу відображається рівняннями напруги. Сигнали передаються послідовно. Тривалість потенціального сигналу дорівнює або кратна тривалості машинного такту.
Рис. 3	Форма імпульсного сигналу відображається у вигляді короткочасної зміни напруги (струму). Фактично сигнали передаються у вигляді електричних імпульсів

Одна із найбільш розповсюджених операцій, виконуваних цифровою системою – це передача інформації із одного місця в інше.

Є декілька способів передачі інформації:

- послідовний; - паралельний; - груповий.

Послідовна передача інформації – означає, що ця інформація передається по одній лінії зв’язку за декілька моментів часу, рис. 2, 3, 4.

Рис. 4 Послідовна передача інформації

Для послідовної передачі інформації – типово, що з початку передається молодший біт (розряд).

Паралельна передача – передбачає, що для її передачі одночасно використовують декілька ліній зв’язку, тобто інформація передається по шині, рис.5.

Наприклад: Коли інформація 11101₂ передається паралельно – вона передається одночасно використовуючи декілька ліній зв’язку (в даному випадку 5).

Передача молодшого або старшого розряду по відповідній лінії зв’язку визначається виробником.

Рис. 5. Паралельна передача інформації

Групова (комбінована) передача інформації використовується, якщо маємо дуже великий обсяг інформації. Цю інформацію поділяють на байти, які передають послідовно, а кожний розряд байта передають паралельно. Отримуємо виграш як у часі (в порівнянні з послідовною передачею інформації) так і апаратне (в порівнянні з паралельною передачею інформації).