- •Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар
- •1 Цифрлық құрылғылар
- •1.1 Цифрлық құрылғылардың математикалық негіздері
- •1.1.1 Екілік санау жүйесі
- •1.1.2.1 Сандардың түрлендірілімі
- •1.1.1.1.1 Ондық санның екілік санға түрлендірілуі
- •1.1.1.1.2 Екілік санның ондық санға түрлендірілуі
- •1.1.1.1.3 Санның оналтылық жазылымы
- •1.1.2 Логикалық функциялар
- •1.1.2.1 Негізгі функциялар
- •1.1.2.2 Әмбебап функциялар
- •1.1.3 Логика алгебрасының заңдары мен заңдылықтары
- •1.1.4 Күрделі функциялар
- •1.1.4.1 Логикалық функцияларды минимизизациялау
- •1.1.4.1.1 Тікелей түрлендіру тәсілі
- •1.1.4.1.2 Карно картасы арқылы түрлендіру
- •1.1 Сурет
- •1.2 Сурет
- •1.1.4.1.3 Арнайы түрлендіргішті пайдалану
- •1.3 Сурет
- •1.2 Қиыстырма құрылғылар
- •1.2.1 Логикалық элементтер
- •1.4 Сурет
- •1.2.1.1 Логикалық элементтердің тез әрекеттілігі
- •1.5 Сурет
- •1.6 Сурет
- •1.7 Сурет
- •1.8 Сурет
- •1.2.2 Қиыстырма құрылғыларды құру тәртібі
- •1.9 Сурет
- •1.2.3 Қалыпты қиыстырма құрылғылар
- •1.2.3.1 Шифраторлар
- •1.10 Сурет
- •1.11 Сурет
- •1.2.3.1.1 Шифратордың өлшемін ұлғайту
- •1.12 Сурет
- •1.2.3.2 Дешифраторлар
- •1.13 Сурет
- •1.14 Сурет
- •1.2.3.2.1 Дешифратор негізінде қиыстырма құрылғы құру
- •1.15 Сурет
- •1.2.3.3 Мультиплексорлар
- •1.16 Сурет
- •1.2.3.3.1 Мультиплексор негізінде қиыстырма құрылғы құру
- •1.17 Сурет
- •1.2.3.4 Демультиплексорлар
- •1.18 Сурет
- •1.2.3.5 Қосуыштар
- •1.2.3.5.1 Бірразрядты қосуыштар
- •1.19 Сурет
- •1.20 Сурет
- •1.2.3.5.2 Көпразрядты қосуыштар
- •1.21 Сурет
- •1.3 Тізбектеме құрылғылар
- •1.3.1 Триггерлер
- •1.3.1.1 Асинхронды rs-триггерлер
- •1.3.1.1.1 Тура кірісті rs-триггер
- •1.22 Сурет
- •1.3.1.1.2 Теріс кірісті rs-триггер
- •1.23 Сурет
- •1.3.1.2 Синхронды триггерлер
- •1.3.1.2.1 Синхронды rs-триггер
- •1.24 Сурет
- •1.3.1.2.2 Статикалы басқарылымды d-триггер
- •1.25 Сурет
- •1.3.1.2.3 Динамикалы басқарылымды триггерлер
- •1.3.1.2.3.1 D-триггер
- •1.26 Сурет
- •1.3.1.2.3.2 Jk-триггер
- •1.3.1.2.3.3 T-триггер
- •1.27 Сурет
- •1.3.1.2.3.4 Триггерлердің микросхемалары
- •1.28 Сурет
- •1.3.2 Регистрлер
- •1.29 Сурет
- •1.3.3 Санауыштар
- •1.30 Сурет
- •1.4 Жадылық құрылғылар
- •1.4.1 Жадылық құрылғылардың басқару сигналдары
- •1.4.2 Жадылық құрылғылардың басты параметрлері
- •1.4.3 Жадылық құрылғылардың негізгі түрлері
- •1.4.4 Жадылық құрылғылардың негізгі құрылымдары
- •1.4.4.1 2D құрылымы
- •1.4.4.2 3D құрылымы
- •1.4.4.3 2Dm құрылымы
- •1.4.5 Тұрақты жадылық құрылғылардың байланыс элементтері
- •1.4.5.1 Rom(m) құрылғылары
- •1.4.5.2 Prom құрылғылары
- •1.36 Сурет
- •1.4.5.3 Eprom және eeprom құрылғылары
- •2 Микропроцессорлар және микропроцессорлық жүйелер
- •2.1 Микропроцессорлық жүйелердің құрылым принциптері
- •2.2 Intel 8085 микропроцессоры
- •2.2.1. Микропроцессордың құрылымы
- •2.1 Сурет
- •2.2.2. Микропроцессордың басқару сигналдары
- •2.2.3. Микропроцессордың жұмыс тәртібі
- •2.2.4. Микропроцессордың үзіліс жүйесі
- •2.2.5. Микропроцессордың тізбекті енгізу/шығару жүйесі
- •2.2.6. Микропроцессордың командалар жүйесі
- •2.2.7. Микропроцессорда қолданылатын сілтеу тәсілдері
- •2.3 Микропроцессорлық жүйенің жұмысын бағдарлау
- •2.2 Сурет
- •2.3.1. Тізбелі бағдарламалар
- •2.3.2. Тарамдалымды бағдарламалар
- •2.3.3. Екібайтты сандарды қосу бағдарламасы
- •2.3.4. Тіке сілтемелі командалармен жұмыс істеу
- •2.3.5. Алу командаларымен жұмыс істеу
- •2.3.6. Регистр жұптарымен жұмыс істеу
- •2.3.7. Көбейту бағдарламасы
- •2.3.8. Қосалқы бағдарламалармен жұмыс істеу
- •2.3.9. Шешім қабылдау бағдарламалары
- •Әдебиеттер тізімі
- •Мазмұны
1.4.4 Жадылық құрылғылардың негізгі құрылымдары
SRAM және ROM түрлі жадылық құрылғылар 2D, 3D және 2DM құрылымымен құрылады.
1.4.4.1 2D құрылымы
2D құрылымының ұйымдастырылу тәртібі 1.31суретте көрсетілген.
1.31 Сурет
Бұл құрылымда n-разрядты жады ұяшықтары (ЖҰ) бір жол бойында орналасады (суретте – вертикаль бойында), сондықтан бұндай құрылым көбіне сызықты құрылым деп аталады.
Адрес кодының дешифраторы (DC), рұқсат сигналы CS (Chip Select) берілген кезде, шығыс жолдарының біреуін жандандырып, таңдалған жолдағы ұяшыққа, демек, онда сақтаулы сөзге қол жеткізеді. Матрица бағаналарының сәйкесті элементтері вертикаль жолға, яғни ішкі дерек жолына (разряд жолына, оқу/жазу жолына) жалғанған. Бағана элементтерінде сөздердің аттас биттері сақталған. Сөздің жіберілім бағыты R/W (Read/Write) сигналының әрекетіне байланысты оқу/жазу күшейткіштерімен анықталады.
2D құрылымды жадылық құрылғының жады ұяшықтарының санын бірнеше есе ұлғайту керек болса, құрылғыдағы дешифратордың шығыс саны да сонша есе ұлғайтылу керек болады, ал көпшығысты дешифратор құру – қиын мәселе. Сондықтан 2D құрылымы қарапайым құрылымдарда ғана пайдаланылады.
1.4.4.2 3D құрылымы
3D құрылымы (матрицалы құрылым) қоскоординаталы талғам арқылы адрес дешифраторын жеңілдетуге мүмкіндік береді (1.32-сурет).
1.32 Сурет
Бұнда n разрядты адрес коды екіге бөлінеді де, олардың әрбіреуі жеке ажыратылады. Жандандырылған жолдардың қиылысындағы жады элементі(немесе ұяшығы) таңдалады. Бұндай қиылыстар саны
2n/2 х 2n/2 = 2n.
Екі дешифратордың шығыстарының толық саны
2n/2 + 2n/2 = 2n/2+1
болады, ал бұл 2D құрылымдағы дешифратордың шығыс санынан (2n)санынан едәуір кем.
3D құрылымының мүмкіндігі 2D құрылымымен салыстырғанда көбірек болғанмен, оның қолданылым аймағы да шектелген.
1.4.4.3 2Dm құрылымы
Үлкен құрылымдардың (мысалы, компьютерлердің) жады жүйелерін ұйымдастыруға арналған 2DM (модификацияланған 2D) құрылымында 2D және 3D құрылымдарының екеуінің де артықшылық жақтары қамтылған – адрес ажыратылуы жеңілдетілген және екікоординаталы талғанымды жады элементтерінің қажеттігі жоқ.
2DM құрылымының жады элементтерінің матрицасы (1.33-сурет) 2D құрылымының сипатындай: дешифратордың жандандырылған шығысы толық бір жолды таңдайды. Бірақ 2D құрылымынан ерекше, бұнда жол ұзындығы сақталушы сөздердің разряд санындай емес, одан бірнеше есе асып түседі. Жолдардың біреуін таңдауға адрес кодының An–1... Ak бөлігі пайдаланылады. Адрестің қалған разрядтары (от Ak–1... A0) таңдалған жолдағы көптеген сөздердің қажеттісін мультиплексор арқылы бөліп шығаруға пайдаланылады. Жол ұзындығы – m2k, бұндағы m – сақталушы сөздердің разряд саны. Ұзақтығы 2k жолдың әрбір “кесіндісінен” 2kмультиплексор бір бит таңдайды. Мультиплексорлардың шығыстарында шығыс сөзі қалыптасады. Үш жағдайлы басқарылымды буферлердің ОЕ кірістеріне түсетін CS сигналының рұқсатымен шығыс сөзі сыртқы желіге жіберіледі.
1.33 Сурет
1.4.5 Тұрақты жадылық құрылғылардың байланыс элементтері
1.4.5.1 Rom(m) құрылғылары
ROM (Read Only Memory) түрлі жадылық құрылғылардың кейбіреуіндегі информация (ROM(M) және PROM түрлі ЖҚ-да) ешқашан өзгермейді, ал кейбіреуінде (EPROM и EEPROM түрлі ЖҚ-да) өзгертіледі, бірақ ол құрылғының жұмыс режимінде емес, арнайы режимде жүзеге асырылады.
ROM(M) түріндегі құрылымдар жинамды технологиямен олардың өндірісте шығарылу кезінде арнайы маскалар арқылы бағдарланады да одан кейін ондағы информация ешқашан өзгертілмейді. Оларды бағдарлау жады элементтерінің матрицасының горизонталь және вертикаль жолдарының арасында байланыс элементтерінің орналастырылуы арқылы жүзеге асырылады. Байланыс элементтері ретінде диодтардың, биполярлы транзисторлардың, МОШ-транзисторлардың және т.б. пайдаланылуы мүмкін.
Диодты ROM(M) матрицасында (1.34-сурет) горизонталь жолдар – сөз талғам жолдары, ал вертикаль жолдар – оқылым жолдары. Оқылатын сөз диодтардың координат торының түйіндеріндегі орналасысымымен анықталады. Диодтың тұрған кезінде таңдалған горизонталь жолдың жоғары мәнді потенциалы сәйкесті вертикаль жолға жіберіледі де сөздің осы разрядында логикалық бір сигналы шығады. Диодтың жоқ кезінде, вертикаль жол резистор арқылы жерге жалғанғандықтан, осы жолдың потенциалы нолге жуық болады. Көрсетілген матрицадағы талғам жолы Т0 жандандырылғанда 11010001 сөзі оқылады (номері ноль ұяшықта осы сөз сақталған). Т1 жолы жандандырылғанда 10101011 сөзі оқылады (ол номері 1 ұяшықта сақталған). Талғам жолдары – адрес дешифраторының шығыстары, әрбір адрес қиыстырымы дешифратордың сәйкесті шығысын жандандырады да, сілтенген ұяшықтағы сөз оқылады.
1.34 Сурет
МОШ-транзисторлы құрылымның матрицасының сәйкесті қиылысындағы нөл сақтаушы МОШ-транзисторларының арнасы мен жапқышының арасындағы тотық қабатының қалыңдығы ұлғайтылады да, ол транзистордың шекті ашылым кернеуін өсіреді, яғни ол ашылмайтын жағдайға келтіріледі, ал бір сақтаушы транзисторлардың тотық қабатының қалыңдығы оның дешифратордан түсетін талғам сигналымен ашылатындай мөлшерге қойылады (1.35-сурет).
1.35 Сурет
ROM(M) түрлі ЖҚ-лардың жады элементтері өте аз орын алады, демек, сәйкесті микросхемалардың жиналым деңгейі жоғары болады. Бірақ жиналымды технологиялық тәсілмен бағдарлауға арналған маскаларды жобалау мен жасауға кететін қаражат аса көп болады. Бұндай қаражат олардың кең қолданылатын жағдайында ғана ақталады. Бұдан олардың қолданылым аймағы да анықталады, олар – тұтынушылардың көпшілігіне қажетті, стандартты информация сақтау. Мысалы, маскалы бағдарламалы ЖҚ-ларда алфавит (орысша және латынша) символдарының, қалыпты функциялардың (синустың, квадраттық функциялардың және т.б.) кестелері, стандартты бағдарламалар және с.с. кең қолданылымды информацияның “тігілімдері”[1] болады.