10. Синхронды rsт-триггер: жұмыс кестесі, принципиалды сұлбалы, уақыт диаграммасы, жұмыс істеу принципі

Триггер – кіріс сигналдарының көмегімен бір күйден екінші күйге өтуге, екі мүмкін күйдің бірінде бола алатын қарапайым тізбектей құрылғы. Триггер тізбектес логикалық құрылғылардың базалық элементі болып табылады. Триггердің кірістері ақпараттық және басқару (қосымша) болып бөлінеді. Ақпараттық кірістер триггердің күйін басқару үшін қолданылады. Басқару құрылғылары әдетте триггерлерді кейбір күйге алдын ала құруға және синхронизациялауға қолданылады.

Оның синхрондалатын сигнал үшін қосымша С кірісі болады. Триггердің елгіленуі және ЖӘНЕ –ЕМЕС элементінде жасалуы суретте көрсетілген.

S және R кіріс сигналдары ақпараттық, ал С кірісінде синхрондалатын сигналдар. Солар арқылы триггердің айырылып – қосылу (переключение) жасалады.

11-сұрақ

Триггер деп екі тұрақты күйі бар және басқарылатын сигнал арқылы секірмелі түрде бір күйден екінші күйге ауысу қасиеті бар триггер деп аталады. Олардың екі қолданылу облысын айқындауға болады: импульсті қалыптастыру және элемантар автоматтардың сандық құрылғылары ретінде. Сонымен бірге, екілік ақпаратты есте сақтау үшін арналған. Яғни, триггерлер оперативті жадыдағы уақытша сақталатын есептеулер. Триггерлер жадылы сандық құрылғыларда кеі қолданылады. Мысалы, санауыштар,параллельді бірізді код түрлендіргіштердеғ бірізді порттарда сандық фильтрлер құрамында қолданылады.

Триггердің ең қарапайым сұлбасы, ол екі логикалық инвертор арқылы және кері байланысқан.

Триггерлік құрылғылар Триггерлер – жады элементі (бекіткіш) мен басқару схемасынан тұратын схема (3.1-сур.). Бекіткіш екі терістеуіш арқылы құрылады. 3.1-сур.

Триггерлер жіктемесі

Триггерлер жіктемесі іскерім белгісі мен ақпараттың жазылу тәртібі бойынша жүргізіледі (3.2-сур.).

3.2-сур.

Ауысу барысына қарай триггерлер бірсатылы және екісатылы болып бөлінеді. 3.3-суретте синхронды триггерлердің ауысуы кезіндегі әрекеттер мен синхронды триггерлердің кірістерінің белгілемесі көрсетілген.

3.3-сур.
Алғы қойылым және ұсталым уақыты Триггерлерді синхрондау екі маңызды параметрмен сипатталады, олар – алғы қойылым уақыты tSU (Set-Up Time) мен ұсталым уақыты tH (Hold Time). Бұл параметрлер триггерлерге ғана емес; одан басқа құрылғыларға да тән. Алғы қойылым уақыты tSU – синхрондаушы сигнал түскенше ақпарат сигналының өзгермей тұру уақыты (3.4-сур.). Ұсталым уақыты tH – синхрондаушы сигнал түскеннен кейінгі ақпарат сигналының өзгермей тұру уақыты.
	3.4-сур.

Триггерлердің суреттелу тәсілдері

Триггерлердің логикалық істеуі жалпы жағынан автоматтарға пайдаланылатын тәсілдермен суреттеледі: олар – ақиқаттық кестесі, Карно картасы, сипаттама теңдеулер, ахуал диаграммалары, “сөздіктер” (ахуал диаграммасының өзге түрі).

11. D - триггер: жұмыс кестесі, принципиалды сұлбалы, уақыт диаграммасы, жұмыс істеу принципі.

RS триггерлерде логикалық бір және ноль үшін әр түрлі кірістер талап етіледі, ақпаратты жазі немесе сақтау кезінде бір бит бірді де нольді де қабылдай алады. Триггердің орналасу сигналы бір уақытта пайда бола алмайды, бұл кірістерді инвертор көмегімен біріктіруге болады.

1-сурет

Бұл D триггердің принципиалды сұлбасы. Мұндай триггер D триггер деген атау алған. Мағынасы delay-тоқтау деген.

Бұл D триггердің шартты-графикалық белгіленуі. (ілмек)

2-сурет

Бұл D триггердің шынайы кестесі. Таблица истинности D триггера достаточно проста, она приведена в таблице 3. Как видно из этой таблицы, данный триггер способен запоминать по синхросигналу и хранить один бит двоичной информации.

С	D	Q(t)	Q(t+1)	Түсіндірме
0	x	0	0	Ақпаратты сақтау режимі
0	x	1	1
1	0	x	0	Ақпаратты жазу режимі
1	1	x	1

1-кесте

3-сурет. D триггердің уақытша диаграммасы (ілмек)

4-сурет. D-триггердің шартты графикалық белгіленуі

5-сурет. D-триггердің уақытша диаграммасы

12-сұрақ

T - триггер: жұмыс кестесі, принципиалды сұлбалы, уақыт диаграммасы, жұмыс істеу принципі

Т триггері-бұл санауыш триггер. Бұл триггердің тек қана бір кірісі бар. Т триггердің жұмыс істеу принципі: Кіріске Т импульсі түскеннен кейін, триггердің күйі қарама-қарсы күйге ауысады. Санауыш деп аталу себебі, Т триггеркіріске келген импульстің санын есептей отырады.

Т-триггерлері әр түрлі санауыштарды құру кезінде қолданылады, Т триггердің шартты графикалық белгіленуі.

1-сурет

Т триггердің уақытша диаграммасы суретте көрстілген. Бұл диаграмманы тұрғызу кезінде сигналды синхрондайтын артқы фронтты триггер қолданылған.

2-сурет

3-сурет. Т триггерлің синзронды сұлбасы. D триггер негізінде құрлыған.

6-сурет Синхронды Т триггердің уақытша диаграммасы 7-сурет. Синхронды Т триггердің шартты графикалық белгіленуі.

13-сұрақ. 13 мсик

Триггерлік құрылғылар Триггерлер – жады элементі (бекіткіш) мен басқару схемасынан тұратын схема (3.1-сур.). Бекіткіш екі терістеуіш арқылы құрылады. 3.1-сур.

Триггерлер жіктемесі

Триггерлер жіктемесі іскерім белгісі мен ақпараттың жазылу тәртібі бойынша жүргізіледі (3.2-сур.).

3.2-сур.

Ауысу барысына қарай триггерлер бірсатылы және екісатылы болып бөлінеді. 3.3-суретте синхронды триггерлердің ауысуы кезіндегі әрекеттер мен синхронды триггерлердің кірістерінің белгілемесі көрсетілген.

3.3-сур.
Алғы қойылым және ұсталым уақыты Триггерлерді синхрондау екі маңызды параметрмен сипатталады, олар – алғы қойылым уақыты tSU (Set-Up Time) мен ұсталым уақыты tH (Hold Time). Бұл параметрлер триггерлерге ғана емес; одан басқа құрылғыларға да тән. Алғы қойылым уақыты tSU – синхрондаушы сигнал түскенше ақпарат сигналының өзгермей тұру уақыты (3.4-сур.). Ұсталым уақыты tH – синхрондаушы сигнал түскеннен кейінгі ақпарат сигналының өзгермей тұру уақыты.
	3.4-сур.

Триггерлердің суреттелу тәсілдері

Триггерлердің логикалық істеуі жалпы жағынан автоматтарға пайдаланылатын тәсілдермен суреттеледі: олар – ақиқаттық кестесі, Карно картасы, сипаттама теңдеулер, ахуал диаграммалары, “сөздіктер” (ахуал диаграммасының өзге түрі).

Төменде JK и D триггерлерінің жұмыс логикасы суреттеледі. RS триггері, тиым салынған режимінен басқа жағдайларында, JK триггерімен бірдей істейді. JK триггерінің ақиқаттық кестесін толық және қысқа түрінде жазуға болады (3.5-сур.). Q_H арқылы триггердің жаңа жағдайы белгіленеді. Карно картасынан JK-триггердің сипаттама теңдеуін алуға болады: . Теңдеуді, триггердің құрылатын логикалық элементтер негіздемесіне ауыстыру арқылы, оның схемалық сипатын анықтаушы құрылым теңдеуін аламыз.

3.5-сур.

Ахуал диаграммасы (3.5, а-сур.) триггердің екі тиянақты жағдайының болатынын және оның бір жағдайдан екіншісіне ауысу шарттарын көрсетеді. Триггер сөздігі (3.5, в-сур.) осы мәліметті кесте түрінде береді және ол триггерден құрылатын құрылғыларды жобалау аспабы болады. D-триггері үшін ақиқаттық қысқа кестесі мен сөздігі 3.6, г,д-суретте келтірілген.

в	г			Д
3.6-сур.
Триггерлік құрылғылардың схемақұралымы Триггерлік құрылғылардың схемақұралымының негізін білу олардың әртүрлі жағдайда дұрыс қолдануды жеңілдетеді. Бір жағынан RS пен D триггерлерінің, ал екінші жағынан, T мен JK триггерлерінің арасында айтарлықтай ерекшелік бар екенін айта кету керек. Біріншісі – ажырамды құрылым, ал екіншісінің шығыс сигналдары кірістеріне әсер етуге пайдаланылады. D түрлі триггер RS триггерінің S кірісіне D мәнін, ал R кірісіне оның терісін беру арқылы алынады (3.7, а-сур.). Т тұрлі триггер RS триггерінің негізінде 3.7, б-суретіндегі схема арқылы алынады. Бұнда санам кірісінің ролін тактілеу кірісі атқарады. Т триггерін D-триггерінің негізінде де алуға болады (3.7, в-сур.). Триггердің шығыстарынан кірістеріне берілген кері байланыс схемада тудырма режиміне соқтыру қаупі пайда болады (3.7, в-сур.).
Тудырма режимімен күресу үшін Т сигналының ұзақтығын, триггер бір рет қана ауысатындай етіп, шектеу керек. Іс жұзінде санам триггерінің істелім қабілеті қарастылушы құры-лымда екісатылы немесе динамикалы басқарылушы триггерлер немесе ішкі кідірім қолдану арқылы қамтамасыз етіледі. JK-триггерінің құрылы-мын құрушы ақпарат байланыстарының схемасын 3.1-кестедегі мәліметтер
		3.7-сур.

арқылы анықтаймыз: оның сол жағы JK-триггерінің қызметін, сол жағы, қажетті аысуларды қамтамасыз етуші, RS-триггерінің сигналдарын көрсетеді. Одан

, .

JK-триггердің құрылымын құрушы ақпарат байланыстары 3.8-суретте көрсетілген. Тудырма режимін болдырмас үшін бұнда екісатылы RS-триггер немесе динамикалы басқарылушы триггер қолдану керек.

Екісатылы құрылымды триггердегі ақпараттың бірінші және екінші сатысына кезектеп қабылдануы 3.9-суреттегі диаграмма арқылы суреттелген. Ахуал кодының бірінші цифры – бірінші сатыға, екіншісі келесі сатыға сәйкес келеді. Бұндай құрылымда тудырма болмайтындығы көрініп тұр. Бұл екісатылы JK-триггерге де қатысты. JK-триггерлер динамикалы басқарылушы триггерлер негізінде немесе ішкі кідірім арқылы құрылады.

3.1-кесте

3.8-сур.	3.9-сур.

14-сұрақ. Есептеуіштер . жумыс істеу принципі

Есептеуіштер – бұл құрылғы сигналдың сандарын оқуға арналған түскен сандар фиксациясы және кірісі триггердегі сақталған код түрінде туседы. Разряд сандары есептеуіштердің коп емес сандармен анықталады. Есептеуіші мен шығыны үшін есептеуіштер 1 кіріс және шексіз шығыстан тұрады.

Жұмыс істеу принципі

Айнымалы токтың белсенді электроэнергии есебі үшін индукция бір қызмет етеді және үшфазалы аспаптар,тұрақты токтың (темір жол электр көлік, электрифицированная) электроэнергии шығынының есебі үшін - электродинамикалық санауыштар. Пропорционал электроэнергии санының, аспаптың қозғалғыш бөлігінің айланысының саны есепшоттың тетігінің тіркеледі.

Есептеуіштер жіктеледі :

Триггер төзімді күйінің санына

екіліктің триггерінде

үштік триггерінде

шексіз триггерінде

Есепшоттың модульімен:

екілік – ондық (онкүндік);

екіліктер;

есепшоттың тұрақты модульімен;

есепшоттың айнымалы модульімен;

Есепшоттың бағытымен:

жинақтаушы;

санаушы;

реверстік;

Ішкі байланыс тәсілдеріне байланысты:

дәйекті тасымалмен;

үдеме тасымалмен;

қатарлас үдеме тасымалме

құрама тасымалмен;

сақина;

Триггерге байланысты:

ілеспе;

асинхронды;

№15 Сурақ

Есте сақтау құрылғыларыОперативті есте сақтау құрылғысы немесе ЭЕМ-нің жедел жадысы (RАМ), сондай-ақ тұрақты есте сақтау құрылғысы (RОМ) компьютердің ішкі жадысын құрайды, осы екеуімен процессор жұмыс кезінде мәлімет алмасып отырады. Өңделуге тиісті кез-келген мәлімет алдымен компьютердің сыртқы жадынан (магниттік дискілерден) жедел жадына жазылады.

Компьютердің жедел жадында осы мезетте дереу өңделуге тиіс мәліметтер мен программалар ғана сақталады. Информация керек кезінде магниттік дискіден жедел жадыға көшіріліп, өңделгенсоң олар қайта сыртқы жадыға жазылып қойылады. Жедел жадта информация тек жүмыс сеансы кезінде сақталып, ондағы мәлімет ЭЕМ сөндірілгетде немесе электр торабында ақау болып, ток өшкен шақтарда ізсіз жоғалады. Осыған байланысты әрбір адам өзіне ұзақ уақыт керек болатын информацияны жоғалтып алмауы үшін оны оқтын-оқтын магниттік дискіге жазып отыруы керек.

Компьютердің жедел жадысы көлемі өскен сайын оның есептеу жылдамдығы да артады. Информация көлемін өлшеуде сегіз биттен (бір мен нөл тізбегі) тұратын байт бірлігі қолданылатыны белгілі. Осы өлшем бірлігі аркылы жедел жадтағы не магниттік дискеттегі сақталатын информация 360кб, 720кб немесе 1,44 Мб болып жазылуы мүмкін. Мұнда 1 кб (1 килобайт)=1024 байт, Мб (1 мегабайт)=1024 кб, ал винчестер деп аталып жүрген катты дискіде, 1000-10000Мб (1-4 Гигабайт) және одан да көлемді информация жазылып сақталады.

Әдетте ІВМ РС ХТ (бұрынғы модель) компьютерлерінің жедел жадының көлемі 640 кб, ІВМ РС АТ үшін - 1Мб-тан жоғары, ал олардың жоғарғы модельдері 1 -ден 16 Мб-қа дейін, бірақ оның көлемі 32 Мб не одан да жоғары бола береді - жедел жадтың көлемін оның негізгі тақшасына микросхема қоса отырып үлкейтуге болады.

Компьютердің жедел жадынан өзгеше оның тұрақты жадысы бар, ол өзгертілмейтін информацияны сақтайды,ешкім оны өшіріп қайта алмайды, оны тек оқуға болады.

Әдетте тұрақты жадтың көлемі шағын 32 – 64 Кб шамасында. Тұрақты жадқа керекті программалар оны шығаратын заводта жазылады, олар көбінесе компьютерді тоқ көзіне жалғаған кезде оны тексеріп, іске қосу үшін қажет.                                 

Сиымдылығы 1 Мб немесе оғн жоғары болып келетін компьютерлердің жедел жады екі бөлімнен тұрады - алғашқы 640 Кб қолданбалы программалар мен операциялық жүйе үшін, ал қалғаны төметдегідей мақсаттарға пайдаланылады:

- операциялық жүйенің алғашқы жүктемесін және компьютердің жұмысқа жарамдылығын тексеретін операциялық жүйенің бөлігін сақтауға, сондай-ақ төменгі деңгейдегі қарапайым енгізу-шығару жұмыстарын орындау үшін;

- экранға кескіндерді беру үшін;

- компьютердің қосымша құрылығыларымен бірге жүктелетін операциялық жүйелердің әр түрлі кеңейтілген мәліметтерін сақтау үшін қажет болады.

Жедел жадтың көлемі туралы сөз болғанда, оның бірінші бөлігі туралы айтылады, ал ол кейбір программаларды орындауға жеткіліксіз болып калады. Міне, осындай сәттерде компьютердің жедел жадының кеңейтілген бөлігі (ехtended) мен қосымшасы (ехраnded) пайдаланылады.

INТEL фирмасының 80286, 803865Х и 804865Х сияқты процессорлары 1-4 Мб жедел жад көлемімен, 80386 и 80486 процессорлар - 4-8 М6 көлемімен жұмыс істей алады. Бірақ операциялық жүйе үлкен көлемді жадты толық пайдалана алмайды. Қосымша жадты пайдалану үшін арнаулы программалар — драйверлер жасалынады, олар колданбалы программадан тапсырма алады да, процессордың қорғалған режим жүйесіне көшеді. Тапсырманы орындаған соң, драйвер алғашқы режимге көшуді қамтамасыз етеді де, процессор жүмыстың қалыпты режиміне ауысады.

Процессордың өте жылдам істейтін тағы бір шағын көлемді жады бар, оны кэш-жады (Саsh) немесе бүркеме-жады деп атайды. Ол жедел жад пен процессордың жүмысын жылдамдату үшін аралық дәнекер жады ретінде пайдаланылады.

Процессордан бөлек компьютер құрамында:

- ЭЕМ құрамына кіретін (дисплей, диск және т.с.с.) әртүрлі құрылғылар және олардың жұмысын   басқаратын электрондык схемалар (контроллерлер);

- енгізу-шығару порттары, олар жүйелік блокқа әр түрлі принтер, графиксызғыш, тышқан тетігі тәрізді шеткері құрылғыларды тіркейтін көпразрядты байланыс құрылғылары түрінде болады.

Енгізу-шығару порттары ішкі негізгі құрылғылармен байланыс жасайтын арнайы порттан және шеткері құрылғылармен (принтер, тышқан тетігі т.с.с.) байланыстыратын жалпы мақсаттағы порттардан тұрады. Жалпы мақсаттағы порттар LРТ1 – LРТ3 деп белгіленетін параллель және СОМ1 – СОМ3 болып белгіленетін тізбекті бөліктерге жіктеледі. Параллель порттар жүмысты жылдам істейді, бірақ байланысу үшін көбірек сым шоғырларын керек етеді (принтермен жалғасатын порт параллель, ал модеммен телефон желісі арқылы байланысатын порт тізбекті түрге жатады).

№16 сурак

Регистрлер жұмыс істеу принципі

Регистр( лат. regіstrum — тізім, regestum — енгізілген, жазылған )

1. өңделетін немесе басқарушы ақпараттарды сақтауға арналған, 32 биттен тұратын процессордың, шапшаң істейтін жадтың шағын бөлігі;

2. есептеу құрылғысының бір санды немесе сөзді уақытша сақтауға арналған шағын көлемді жад блогы;

3. процессордағы аса шапшаң әрекетті жадтың құрылғысы немесе операндтармен жөне микросхемамен орындалатын нәтижені уақытша сақтауға арналған аса үлкен интегралдық схема; процессорларда — командалар мен мәліметтерді аралық сақтауға арналған разрядтығы әр түрлі арнайы ұяшықтар (registr). Дербес компьютерде программалау кезінде регистрлер тек Ассемблер тілінде немесе "төменгі" деңгейлі тілде жұмыс істейтін программалаушыларға ғана қолайлы болады;

4. алфавиттік-цифрлық ақпараты теру және өңдеу кезінде төменгі регистр (lower — case) кіші әріптерге, ал жоғарғы регистр (upper — case) бас әріптерге сәйкес келеді.^[1]

5. Музыкалық аспап немесе әнші дауысының белгілі бір биіктікте орналасқан дыбыс диапазонының бөлігі.

6. Кейбір үрмелі және тілді музыкалық аспаптарда — бірыңғай тембрдегі түтіктер тобы.

Регистр үшке бөлінеді:

• жоғарғы

• ортаңғы

• төменгі.

Әр Регистрдің дыбыс бояуы (тембрі) әр түрлі болады. Орган муз. аспабының дыбыс шығаратын және түрлі бұрауға түсірілген трубаларын да Регистр дейді. Бірақ мұндағы дыбыс бояуы бірдей. Муз. аспаптың қай-қайсысының да болсын негізгі үш Регистрі болады. Мысалы: Регистр фортепьяноклавиатурасында былай орналасады: субконтроктава, контроктава және үлкен октава — төм., кіші және бірінші октава — ортаңғы, екінші, үшінші және одан жоғары қарай — жоғ. Регистр құрайды. Регистр әнші дауысында дауыс тембріне, диапазонына қарайды. Сондықтан әншілер дауысы сопрано, тенор,мецдо-сопрано, баритон, контральто, бас деп жоғ., ортаңғы және төм. дауыстарға бөлінеді.^[2]

17-сұрақ

Мультиплексор. Жұмыс кестесі, принципиалды сұлбалы, уақыт диаграммасы, жұмыс істеу принципі

Мультиплексор (Multiplexer) - екі немесе одан да көп мәліметтер тұтынушылар арасында бір ортақ арна арқылы бір мезетте мәліметтер жеткізуге мүмкіндік беретін қызметтік құрылғы; бір мезгілде бір желі арқылы бірнеше сигнал жеткізуге мүмкіндік беретін құрылғы. Мультиплексор бірнеше кіріс сигналын бір шығыс сигналына айналдыратын логикалық схема немесе бірнеше кіріс ақпараттық ағынын бір шығыс ақпараттық ағынына айналдыратын құрылғы. Мұнда сигналдарды мерзімдік, жиілікті және статистикалық біріктіру тәсілдері қолданылады.

Мультиплексор — бірнеше сигналды-кірісі, бір немесе бірнеше басқарушы-кірісі және бір шығысы бар құрылғы. Мультиплексор бірнеше кірістерінің ішінен бір кіріс арқылы сигналдың шығысқа өтуіне мүмкіндік береді, бұл бір кірісті басқарушы сигналдың сәйкес комбинациясын беру арқылы алады.

Мультиплексордың 2 түрі бар

1. Аналогты

2. Сандық

Аналогты мультиплексор кірісті шығыспен тікелей электрлі түрмен қосады. Кірісі мен шығысы арасындағы кедергілері көп емес, шамамен оншақты ОМ-ға тең болады. Ал сандық мультиплексор кірісі мен шығысын электрлі қоспайды, тек кірістен шыққан логикалық дәрежені (0 немесе 1) шығысына көшіреді. Кейде аналогты мультиплексорды кілттер деп атайды.

Мультиплексорды коммутатор түрінде көрсетуге болады, ол бірнеше ақпараттық кірістердің ішінен бір кірісті шығысымен байланыстырады. Коммутатор рұқсат етуші (стробтаушы) және адрестік кірісі бар басқарушы схема арқылы жүзеге асады.

Адрестік кірістегі сигнал қандай ақпараттық каналдың шығысына қосылуын анықтайды. Егер ақпараттық канал n саны адресік кірістің m саны тең болса n=2, огда бұл толық мультиплексор деп аталады. Ал егер n<2 болса, онда мультиплексор толық емес деп аталады.

Рұқсат етуші (стробтаушы) кірісті мультиплексордің функционалды көрсеткішін кеңейтуге қолданады. Оларды мультиплексордің разрядын көбейту үшін және мультиплексордің басқа узелдермен синхронды жұмыс істеуін атқарады. Рұқсат етуші кірістегі сигналдар белгілі кірісті шығысымен байланыстыруына рұқсат беруіне де, бермеуіне де мүмкіндігі бар. Құрылғының барлық жұмысын да тоқтата алады. Басқарушы схема ретінде көбінесе дешифраторды қолданады. Сандық мультиплексорда коммутатор мен дешифратордың логикалық элементтері бірлеседі.

Xi логикалық сигналдар коммутатор кірісіне беріліп, коммутатор арқылы Y шығысына беріледі. Басқарушы схема кірісіне адрестік сигналдар Ак беріледі (ағылш. тілінен address). Мультиплексорде тағы қосымша басқарушы кірісі Е болады (ағылш. тілінен Enable). Ол кіріс сигналының шығысына У өтуін басқарады. Бұдан басқа кейбір мультиплексорлер 3 түрлі шығысы бары кездеседі. Екеуі 0 және 1 логикалық турде, ал біреуі сөндірілген шығыс түрде кездеседі. Үшінші түрінде шығыс кедергісі шексіз болады (жоғары импедансты Z-кейпі). Мультиплексордің ушінші қалпына ауыстыруын басқарушы сигналды ОЕ (ағылш. тілінен Output Enable) өшірумен іске асады.

Мультиплексор триггерлі құрылғыларда, жиілік түрлендіргіштерде  және  т. б. қолданылады. Мультиплексорді көбінесе параллельді екілік кодты тізбіектейге өзгерту үшін қолданылады. Ол үшін мультиплексордің ақпараттық кірісіне параллельді екілік кодын, ал адрестік кірісіне, бірнеше кірістен бастап соңғы кіріске дейін сигналды кезек-кезекпен қосу керек. Мультиплексорді MUX (ағылш. тілінен multiplexer) немесе  MS (ағылш. тілінен multiplexer selector) деп белгілейді

18-сұрақ.

Демультиплексор. Жұмыс кестесі, принципиалды сұлбалы, уақыт диаграммасы, жұмыс істеу принципі

Демультиплексор (Demultiplexer) — мультиплексор орындайтын операцияға қарама-қарсы жұмыс істейтін құрылғы, яғни берілген жұмыс алгоритміне байланысты топтық ағынды бірнеше арналарға бөледі

Демультиплексор — сигналдың бір адрестік кірістен бірнеше шығысқа берілуін қамтамасыз ететін құрылғы.

Демультиплексорды DMX немесе DMS деп белгілейді.

Егер шығыстарының саны адрестік кірісінің санымен тең болса n=2 екілік демультиплексор немесе n=3 үштік демультиплексор, онда оны толық демультиплексор деп атайды. Егер n<2 немесе n<3болса, онда демультиплексор толық емес деп атайды. Кіріс сигналын күшейту үшін демультиплексор кірісінің алдына инвертор қойылады.

19-сұрақ.

Шифратор деп “N-нан 1” коданы екілікке түрлендіруші комбинациялық типті функционалдық түйінді атаймыз.  0-ден 9-ға (он разрядты бірлік кодалы) дейінгі ондық сандарды екілік-ондық кодаға түрлендіруге арналған шифраторға мысал қарастырамыз. Мұндай шифратордың жұмысы ақиқаттық кестелер негізінде құрылатын келесі логикалық теңдеумен сипатталады.  (кесте 3.1).               ;                ;                                              (3.1)                           ;                       , Шифратордың (3.1) логикалық теңдеуіне сәйкес шартты графикалық белгіленуі және оның сұлбасы 3.1-ші суретте келтірілген. 3.1- ші суреттен көрінетіндей шифраторда x0 кірісіне берілетін, қарастырылып жатқан типтегі сигнал қолданылмайды. Кез-келген пернені басқан кезде шифратордың сәйкес кірісіне, шығысынды  ондық-екілік кодаға түрленетін логикалық бірлік (лог. 1) сигналы беріледі. Сонымен бірге лог.1 (3.1-кестені қараңыз) сигналы уақыттың әр кезі сайын қозатын тек бір ғана кіріске беріледі. Мұндай бір қозатын кірісі бар шифраторларды екілік шифраторлар деп атайды.                              

Шифратордың ақиқаттық кестесі

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1

Екілік шифраторлардан басқа практикада приоритетті шифраторлар да кеңінен қолданылады. Приоритетті шифраторларда активті сигналдар (лог. 1 немесе лог. 0) бір уақытта бірнеше кірістерге беріледі. Сонымен бірге олардың шығыстарында ең көп қозған кірістер нөміріне сәйкес санның екілік кодасы қалыптасады.                   а)                              б)

20-сұрақ.

Дешифратор немесе декодер деп кірістерінде n-разрядты екілік коданы шығысында “m-нан 1” кода түріндегі комбинациялық сигналдарды  түрлендіретін комбинациялық типті функционалдық түйін аталады, мұндағы n және m сәйкес дешифратордың кірістері және шығыстары.Дешифратордың әр шығыс функциялары бірмәнді түрде m мүмкін кіріс сигналдар комбинацияларының біреуіне сәйкес келеді. Басқаша айтқанда, әрбір нақты кіріс сигналдар комбинациясына сәйкес шығыс функциясы, мысалы логикалық 1-ге тең  анық мән қабылдаған кезде, басқаларында функция мәні логикалық 1-ге тең болады. Егер шифратордың кірістер саны n оның шығыстар саны m-мен m = 2n қатынаста байланыста болса, онда дешифратор толық деп аталады. Егер m < 2n болса, яғни дешифратордың шығыстарында барлық мүмкін комбинациялар іске асырылмаса, онда бұндай шифратор толық емес деп аталады. Мысалы, толық емес деп 4 кірісі 10 шығысы  бар, екілік коданы екілік ондыққа түрлендіретін дешифраторды атауға болады. Дешифратордың жұмысы шифратордың (3.1) ақиқаттар кестесіне ұқсас аиқаттар кестесімен анықталады, тек онда кіріс сигналдарымен шығыс сигналдары орындарын ауыстырған. Схемотехникалық дешифраторлар логикалық элементтер (ЛЭ) ЖӘНЕ немесе ЖӘНЕ - ЕМЕС негізінде іске асырылады (реализацияланады).   Соңғы жағдайда дешифраторды терістегіш щығыстары бар дешифратор деп атайды. Дешифратордың сызықты деп аталатын ең қарапайым сұлбасында әр шығыс сигналын іске асыру үшін жеке n-кірісті логикалық элемент ЖӘНЕ немесе ЖӘНЕ - ЕМЕС қодданылады. Логикалық элементтің кірістері ЖӘНЕ-ге  (немесе ЖӘНЕ - ЕМЕС-ке) кіріс сигналдарының мәндерінің сәйкес комбинациялары беріледі.  Сызықтық дешифратордың логикалық элементтер  ЖӘНЕ – ЕМЕС-кенің сұлбасы және графикалық шартты белгісі төменде 3.2-суретте көрсетілген. Әдетте дешифратордың микросұлбаларында стробирлау кірістері, яғни олардың жұмыс істеуіне рұқсат беретін  активті логикалық сигналдар болады. Дешифраторлар цифрлық құрылғыларда кеңінен қолданылады. Олар әртүрлі комбинациялық құрылғылар жасауда қолданылады: мультиплексорлар, демультиплексорлар, кода түрлендіргіштер және т.с.с. Еске сақтау құрылғыларында дешифраторлар көмегімен ақпаратты жазуға не оқуға  ұяшықтар таңдап алынады. Енгізу/шығару жүйелерінде дешифраторлар мәліметтерді жіберетін не қабылдайтын көптеген порттардың ішінен біреуін таңдау үшін қолданылады.

21.Үлкен интегралды сандық сұлбаларды құрастыру принциптері Функционалдық белгісі бойынша интегралды микросұлбаның (операционды күшейткіштер, кернеу компараторлары, таймерлер, тұрақты кернеу стабилизаторы) анлогты сигналдарды өдейді және түрлендіреді. Мұндай сигналдарда ақпаратты тасушы амплитуда немесе импульс ұзақтығы, амплитуда, жиілік немесе синусоидалы кернеу фазасы, тұрақты кернеу деңгейі болып табылады. Цифрлық микросұлбалар цифрлы код түріндегі ақпараттарды өңдеу үшін арналған. Мұндай микросұлбалардың кез-келген кіріс немесе шығысында тек екі кернеу деңгейі: логикалық нөл және логкалық бірлік. Цифрлық аналогтық (ЦАТ) және анлогтық –цифрлық түрлендіргіштерге (АЦТ) арналған микросұлбаларды аналогтық қатарына жатқызады.

2. Дешифратордың түрлендіргіші.

Сандақ электронды термометр функционалдық сұлбасында (температура диапазоны 20-дан 400^оС дейн) құрылғының аналогтық бөлігіне тұрақты тоқ күшейткіші (ТТК) және 12-разрядты АЦТ жатқызады, сандық бөлігіне – екілік кодты екілік ондық кодқа түрлендіргішін (X/Y) және бұл кодты төрт сандық жетісегментті индикаторлы басқарушы кодқа түрлендіргіш DC дешифраторы (сур.1.1).

Сурет 1.1

Сандық микросұлбаларды комбинационды және сатылы деп бөлуге болады. Комбинационды сандық құрылғының шығыс сигналының мәні уақыттың кез-келген мәнінде кіріс сигналының сол уақыт мәнәмен анықталады. Оларға логикалық элементтер, сумматорлар, код компараторлары, дешифраторлар, мультиплексорлар, код түрлендіргіштері жатқызылады. Сатылы сандық құрылғыларда есте сақтау жадылар болады. Олардың ағымдағы тактідегі шығыс сигналдары, осы тактідегі немесе алдыңғылардығы кіріс сигналдарының мәнімен анықталады. Сандық құрылғының жұмыс тактісі деп сандық кодтаудың уақыт бойынша да және деңгей бойынша да дискретизацияланады деп есептелінетін, әр бір сигнал деңгейіне берілетін соңғы уақыт қимасы. Сатылы сандық құрылғының қатарына триггерлер, регистрлер, санауыштар, оперативті есте сақтау құрылғысы, микропроцессорлар және микроконтроллер жатқызылады.

Сандық микросұлбаның белгіленуі, функционалдық белгісі бойынша мысалға, К555ЛА3 серия нөмірі (К555), топтама (Л-логикалық элемент) және түрі (А-элемент ЖӘНЕ-ЕМЕС). Серияның бірінші саны конструкторлық-технологиялық белгісін сипаттайды (1,5,6,7-жартылайөткізгішті; 2, 4, 8-гибридті; 3-қалғандары). Кең қолданылатын сандық микросұлбалар жартылай өткізгішті технология бойынша орындалады, яғни кремнийлі кристалдың көлемін және беттігін фотолитография әдісімен.

3) Сандық миқросұлбаның белгісі.

Сандық микросұлбаларды өндіру үшін келесі логикалық базистар қолданылады:

• ТТЛ (К155, К133) - транзистор-транзисторлық логика;

• ТТЛШ (К555, К1533) - ТТЛ Шоттки диодымен;

• КМОП (К564, К1830) - комплементарлық МОЖ-технология;

• n-МОП (К580, К1816) - n-каналды МОЖ-технология;

• ЭСЛ (К100, К500) - эмиттерлік-байланысқан логика.

Анықтамаларда сандық құрылғының әр бір сериясы үшін логикалық 0 және 1 деңгейлері, орташа ұстамдылық, қолданылатын қуаты,жүктемелік қабілеті келтіріледі. Экономикалық тиімді микро-сұлбалар қатарына КМОЖ технология бойынша жасалынғандар жатқызылады. Жылдамдығы бойынша бірінші орында ЭСЛ-микросұлбалар, одан кейін ТТТЛШ.

22.Аналогты-сандық түрлендіргіш Аналогті сандық түрлендіргіш (Аналого-цифровой преобразователь, АЦП; analog- to- digital converter). 1. Әрі қарай өңдеуге немесе байланыс арналары бойынша тарату мақсатымен аналогті сигналды сандық кодаға түрлендіру үшін қолданатын құрылғы.2. Аналогті сигналдарды сандық сигналдарға түрлендіретін құрылғы. Уақыт бойынша үздіксіз берілетін сигналды үзікті (дискретті) сандық түрге айналдырады.Үздіксіз аналогты сигналдарды күнделікті жағдайларда сандық түрге ауыстырудың неше түрлі жолдары бар.АСТ сипаттамалары динамикалық және сипаттамалық болып бөлінеді.Біріншісі статикалық жұмыс режимінде түрлендіргіштің негізгі параметрлерін анықтайды,ал екіншісі уақыт бойынша сигналдарды өңдейді.

АСТ статикалық сипаттамалары:

1.АСТ рұқсат ету қабілеттілігі

2.АСТ разрядтылығы

3.АСТ түрлендіргіш сипаттамасы

4.Кернеудің кодтар арасындағы өткелдері

5.Сызықты емес АСТ

6.Біркелкідігі

АСТ динамикалық сипаттамасы:

1.Түрлендіру уақыты

2.Іске қосу кідірісінің уақыты

3.Кодтау циклының уақыты

4.Кіріс сыйымдылығы

5.Кіріс кедергісі

23.Сандық-аналогты түрлендіргіш САТ сызбасын қолдану тек қана код аналог түрлендіруге ғана емес, сонымен қатар олардың қасиеттерін пайдалана отырып екі немесе оданда көп сигналдардың шығуына анықтауға болады. САТ – ты пайдаланудың ең маңызды аумағы болып сигналдар генераторы болып табылады. Соңғы кездерде компьютерлер техникасы өрісінің кеңеюіне байланысты, мәліметтерді сандық түрде өңдеуге көп көңіл бөлініп отыр. Күнделікті кездесетін үздіксіз аналогтық сигналды ( кернеу, ток,температура) сандық түрге айналдыруы аналогтық – сандық құрылғылармен қамтамасыз етілсе, ал оларды кері түрлендіруді сандық – аналогтық құрылғылардың міндеті. САТ параметрі: Өсу реті кезінде сандық сигналдың мәні D(t) 0- ден 2N-1-ге дейін кіші разрядтық бірлігі бойынша шығыс сигналы U_вых(t) қисықты құрады. Мұндай тәуелділікті әдетте САТ түрленуінің сипаттамасы деп атайды. Аппараттық қателіктер болмаған жағдайда түрленудің идеал сипаттамасына сәйкес келетін баспалдақтың орта нүктелері идеал түзуде жатыр. Түрленудің нақты сипаттамасы заттық түрде идеал көлемнен және баспалдақ формасынан, сонымен қатар жазықтықта жатқан координатасын ерекшелеуі мүмкін. Бұлардың сандық сипаттамасы үшін бірнеше параметрлер бар.

24.Операциялық күшейткіштердің құрылымы және параметрлері Операциялық күшейткіштер - конструкциялық жағынан біртұтас жасалатын, өте кішкене көлемді, жоғары сапалы, жоғары стабилді, жиілік бойынша кең ауқымды, өте үлкен күшейту коэффициенті бар тұрақты тоқ күшейткіштері. Сонда-ақ, операциялық күшейткіш – шала дифференциялдық касакдтардан тұратын күрделі көп каскадты электрондық құрылғы .

Осы күшейткіштердің атауы алғашқыда оларды мтематикалық операциялар: қосу, алу, көбейту, логарифмдеу және т.б. амалдар жүргізуге қолданудан туған . Қазіргі кезде операциялық күшейткіштер унивесалдық құрылғылар болып табылады, олар генератор схемасын , активтік филтрлерді, телевизия элементтерінің сұлбаларын құруға кеңінен қолданылады.

ОК шартты белгісі:

Сүрет.1. Операциялық күшейткіштің шарты белгіленуі

U_ВЫХ = K_U  (U_ВХ1 - U_ВХ2) (1)

онда 1-инверстейтін кіріс, 2 – инверстемейтін кіріс.

Екі кірісі бар және бір шығысы бар.Егер қосқыш , «+» белгіленген, жермен қосылған болса, ал кіріс сигналы «-» белгісіне қосылғанда , кіріс пен шығыс арасындағы фаза инверстеледі. Сондықтан қысқыш, «-» белгіленген, операциялық күшейткіштің кірісі инверсті боладықтан оны біз инверсті күшейткіш деп атаймыз. Ал керісінше болса, «-» егер қысқыш жерге қосылған болса, сигнал «+» қысқышқа қосылған болса, онда кіріс пен шығыс арасында фаза инверстелмейді. Сондықтан «+» қысқышты, инверстемейтін күшейткіш дейміз.

Идеалды операциялық күшейткіш келесі қасиеттерге ие. .

• ОК тарату коэффициентті кері байланысы жоқ, шексіздікке тең;

• кіріс ток нөлге тең ;

• нөлдің ығысу кернеуі мен ығысу тогы ОК шығысында нөлге тең;

• ОК кіріс кедергісі шексіздікке тең ;

• ОК шығыс кедергісі нөлге тең.

ОК негізгі параметрі:

• К_к күшейткіш коэффициенті ОК болмағанда ,бұл өсімшені кіріс кернеуге (тоққа) шақырған кезде, шығыс кернеудің өсімшесінің қатнасы тең болады.

• Кіріс ығысу кернеуі U_ығыс- бұл күшейткіштің шығысында 0-дік кернеу болуы үшін оның кірісіне берілуге тиісті тұрақты кернеу.

• К_{син.бос} – синфазалық кіріс кернеудің бәсеңдеу коэффициенті- қайта-қайта шақыратын шығыс кернеудің өсімшесі, кіріс кернеуге синфазалық кіріс кернеудің өсімше қатнасына тең.(Ұқсас полярлығы бар кіріс кернеуді қосу немесе фаза бойынша екі сәйкес келетің сигналдарды синфаза дейміз).

• R_кір кіріс кедергісі ( кіріс шықпалар арасындағы кедергі) берілген сигнал жиілігінің мәні бойынша, оның кіріс кернеуінің өсімшесі , кіріс тоқты құрайтын активті өсімше қатнасына тең болады.

• Орташа ығысу кернеуінің температуралық дрейфі Q = U_см / Т;

• Берілген шығыс кернеу мәні нәтижесінде , кіріс ток I_кір кіріс тоқтардың орташа арифметикалық мәні болып анықталады;

• ОК кірісі арқылы ағатын , кіріс тоқтардың айырымы  I_кір , тоқтардың мәндерінің айырымына тең болады;

• Бірлік күшейткіштің жиілігі-бұл жілікте ОК күшейту коэффициентінің модулі бірлікке тең:

(f) = 1;

• R_шығ шығыс кедергісі , берілген сигнал жиілігінің мәні бойынша, оның шығыс кернеуінің өсімшесі , шығыс тоқты құрайтын активті өсімше қатнасына тең болады.

• Шекаралық жиілік- синусоидалы сигналдың максималды жиілігі.;

• Максималды дифференциалды кіріс кернеу – бұл схемада ОК кіріс арасында берілетің кернеу,

дифференциалды каскадтың транзисторларының бұзылмауына керек;

• Шығыс кернеудің максималды өсу жылдамдығы – тік бұрышты пішіні бар максималды кіріс кернеудің импульсі әсеінен, ОК шығыс кернеудің кішігірім өзгеру жылдамдығына тең болады;

• Шығыс кернеуді белгілеу уақыты t_бел. – салыстырмалы қателіктің рауалы мән шамасына кіріс

25.Микропроцессорладың бағдарламасы Микропроцессор немесе процессор қарапайым ( processor ағылшынының) - мынау компьютер ең басты жұмысшы компоненті, арифметикалық және қисынды операциялар орындайды , бағдарламамен берілгендер , есептеуіш процеспен басқарады және компьютер барлық құрылғыларының жұмысын үйлестіреді. Микропроцессордың негізгі міндеті – цифрлық ақпаратты өңдеу, яғни негізгі арифметикалық және логикалық операцияларды орындау. Одан басқа осы өңдеу процесін басқару керек. Микропроцессор құрамына арифетикалық-логикалық құрылғылар (АЛҚ) және басқару құрылғылары ену керек. Ағымдағы ақпаратты жедел сақтау үшін регистрлер қолданылады. Микропроцессорлар күрделі цифрлық құрылғыларға жатады. Олар үлкен немесе өте үлкен интегралды схемаларға (БИС немесе СБИС) таратылады. Егер микропроцессор бір БИСтан құралса, онда ол біркристалды, ал егер бірнешеден құралса - секцияланған деп аталады. Өңдейтін екілік сөздер разрядтылығы бойынша микропроцессорлар 8-дік, 16-лық, 32-лік және 64-тік болып бөлінеді. Басқару тәсілі бойынша микропроцессорлар мынадай болады:

- схемалық басқарылған, микропроцессордың әр командасына өз схемасы сәйкес келеді, команда саны тұрақты болады;

- микропрограммалық басқарылған, онда әр командаға өз микропрограммасы сәйкес келеді, перепрограммалау көмегімен біреуін алып, біреуін қосып команда санын өзгертуге болады.

Микропроцессордың негізгі міндеті – цифрлық ақпаратты өңдеу, яғни негізгі арифметикалық және логикалық операцияларды орындау. Одан басқа осы өңдеу процесін басқару керек. Микропроцессор құрамына арифетикалық-логикалық құрылғылар (АЛҚ) және басқару құрылғылары ену керек. Ағымдағы ақпаратты жедел сақтау үшін регистрлер қолданылады.

26.Микропроцессорлық жүйелердің архитектурасы. Микропроцессорлық жүйелердің түрлері. Микроконтроллердің архитектурасы негізінде төрт негізгі принциптi айтуға болады:

1)кез келген операция бір тактте жұмыс істейді;

2)мәліметтерөңдеу операциясы «регистр-регистр» форматында орындалады;

3)қорытындылар бір тактіде бір сөз жылдамдығымен жасалады. Негізі, ақпаратты цифрлік өңдеу әдістерінің қарқынды дамуы микропроцессорлық жабдықтардың (дербес компьютерлер мен сәйкес перифериялық құрылғылар) жасалуына және олардың өндірістің барлық саласына енгізілуіне алып келді. Есептеу машиналарының архитектуралары туралы білім негізін атақты американдық математик Джон фон Нейман қалап кеткені белгілі. 1946 жылы ол өз әріптестері Г.Голдстайн және А.Беркспен бірге «Электрондық есептеу құрылғысының логикалық конструкциясын алдын-ала қарастыру» атты мақаласында қазір классикалық болып табылатын есептеу машиналарын құру принципін ұсынған еді. Сол фон Неймандық негізде алғашқы микропроцессор жасалған болатын. Сонау 70-жылдардан басталатын микропроцессордың даму тарихы әлі күнге дейін өз жалғасын табуда. Классикалық архитектуралы микропроцессорлармен бірге жаңа, бейдәстүрлі микропроцессорлар қатар дамып келеді. Ендігі сөз сол туралы болмақ.

Микропроцессорлардың дәстүрлі емес түрлеріне ассоциативті процессорлар, матрицалық процессорлар, ДНҚ-процессорлар, сигналдық процессорлар, деректер базасының процессорлары, коммуникациялық процессорлар, ағындық процессорлар, нақты емес логикалы процессорлар және нейропроцессорлар жатады. Енді солардың әрқайсысына жеке-жеке тоқталып өтейік. 

Ассоциативті процессорлар. Қазіргі уақыттағы қолданбалы есептердің алгоритмдері, жүйелік программалық қамтамасыздандыру және аппараттық жабдықтардың басым бөлігі деректердің дәстүрлі адрестік өңделуіне бағытталған. Бұл операциялық жүйелер мен программалау жүйелерінің күрделенуіне алып келеді және деректерді өңдеудің параллелизмін тиімді қолдануға бағытталған архитектуралы есептеу жабдықтарын жасауға кедергі келтіреді. Деректерді өңдеудің ассоциативті әдісі осы сияқты көптеген шектеулерді жеңуге мүмкіндік береді. Бұл тәсілдің мәні — деректерді іріктеудің қандай да бір шартын беріп, тек сол шартты қанағаттандыратын деректерді ғана түрлендіруде. Іріктеу шарты барлық деректердің ішінен ізделінетін деректерді бөліп алу үшін жеткілікті кез келген элементпен сәйкестік бола алады. Деректерді іздеу деректердің берілген элементімен үлкен немесе кіші корелляциясы бар үзінді бойынша жүргізіледі. 

Матрицалық процессорлар. Командалардың бір ағыны – деректердің көп ағыны (SIMD) класының ішіндегі кең таралған жүйелер – матрицалық жүйелер болып табылады. Олар бір-бірінен тәуелсіз объектілер немесе деректердің параллелизмімен сипатталатын есептерді шешуге бейімделген. Мұндай типті жүйелерді ұйымдастыру қарапайым. Олардың командалар ағынын және параллелді жұмыс істейтін процессорлық элементтерді қалыптастыратын жалпы басқарушы құрылғысы болады. Осылайша жүйенің өнімділігі барлық процессорлық элементтердің өнімділігінің қосындысына тең болып шығады. Бірақ практикада ауқымды есептерді шешкен кезде жүйенің жеткілікті тиімділігін арттыру үшін процессорлар элементтерінің арасындағы байланысты оларды жұмыспен толық жүктейтіндей ұйымдастыру керек. Процессорлар элементтері арасындағы байланыстар сипаты жүйенің түрлі қасиеттерін анықтайды.  

Алғашқы матрицалық процессорлардың бірі SОLОМОN болды (60 ж.). SОLОМОN жүйесінің 32x32 матрица түрінде біріктірілген 1024 процессорлық элементі бар. Матрицаның әрбір процессорлық элементінде арифметикалық және логикалық операциялардың орындалуын қамтамасыз ететін процессор мен сыйымдылығы 16 Кбайт жедел есте сақтау құрылғысы бар. Сөздің ұзындығы 1-ден 128 разрядқа дейінгі айнымалыға тең. Сөздердің разрядтылығы программамен орнатылады. Байланыс арналары арқылы басқару құрылғысынан командалар мен ортақ тұрақты шамалар беріледі. 

ДНҚ-процессорлар. Қазіргі кезде жартылай өткізгіш технологиялардың орнын басатын жаңа есептеу жүйелерін жасау технологиясын іздеу барысында ғалымдар биотехнологиялар мен биокомпьютингке көбірек назар аударуда. Биокомпьютинг ақпараттық, молекулярлық технологиялар және биохимияның гибриді болып табылады. Ол биохимия мен молекулярлық биологияда қабылданған әдістерді пайдалану арқылы тірі ұлпалар, жасушалар, вирустар және биомолекулалар көмегімен есептеулерді ұйымдастыра отырып күрделі есептерді шешуге мүмкіндік береді.

Ең кең таралған әдіс негізгі элемент (процессор) ретінде дезоксинирибонуклеинді қышқылдың молекулалары қолданылатын әдіс болып табылады. Бұл тәсілде басты орынды ДНҚ-процессор алады. Сонымен қоса биопроцессор ретінде ДНҚ-дан басқа ақуыз молекулалары мен биологиялық мембраналар қолданыла алады.

ДНҚ негізіндегі алғашқы компьютерді 1994 ж. американдық ғалым Леонард Адлеман жасап шығарды. Ол ішінде бастапқы деректер кодталған ДНҚ молекуласы мен арнайы іріктелген ферменттерді пробиркада араластырған.

Химиялық реакциялар нәтижесінде ДНҚ құрылымы онда есептің жауабы кодталған түрде келтірілетіндей өзгерген. Есептеулер химиялық реакция барысында ферменттердің қатысуымен жүргізілгендіктен, оларға өте аз уақыт шығындалған.Коммуникациялық процессорлар. Коммуникациялық процессорлар – қатаң мамандандырылған интегралды микросхемалар мен жалпы міндетті иілгіш процессорлар арасындағы микрочиптер. Коммуникациялық процессорлар қарапайым процессорлар сияқты программаланады, бірақ олар желілік есептерді ескерумен құрылған және желілік жұмыс үшін оптимизацияланған. Олардың негізінде процессорлар мен құрылғыларды шығарушылар спецификалық қосымшаларға программалық қамтамасыздандыру жазады. 

Коммуникациялық процессордің жеке жадысы болады және ол басқа процессорлық түйіндермен байланысу үшін жоғары жылдамдықты сыртқы арналармен жабдықталған. Бұл есептеу процессорын процессорлық түйіндер арасындағы хабарлама алмасумен байланысты жүктемеден едәуір босатады. RISC – ядролы коммуникациялық процессор бірнеше тәуелсіз каналдар арқылы деректер алмасуды басқаруға, барлық дерлік алмасу протоколдарын қолдауға, уақыттық бөлінген тізбекті деректер ағымын тиімді таратуға және өңдеуге мүмкіндік береді. 

Intel IXP4xx коммуникациялық процессорларының жаңа сериясы XScale таратылған архитектурасы негізінде құрылған және қуатты мультимедиялық мүмкіндіктер мен Ethernet желілерінің дамыған интерфейстерін қамтиды. 

Деректер базасының процессорлары. Қазіргі кезде деректер базасының процессорлары (машиналары) деп деректер базасын басқару жүйелерінің (ДББЖ) барлық немесе кейбір функцияларын орындауға арналған программалық-аппараттық кешенді атау қабылданған. Егер өз уақытында деректер базасын басқару жүйелері негізінен мәтіндік және сандық ақпаратты сақтауға арналған болса, енді олар әртүрлі деректер форматына есептелген, олардың ішіне графика, дыбыс және видео да кіреді. Деректер базасының процессорлары басқару және тарату қызметтерін атқарады, ақпаратқа шлюз арқылы дистанциялық қатынас құруды, және сонымен қоса көбейтудің түрлі әдістері көмегімен жаңартылған деректердің жаңғыртылуын қамтамасыз етеді. 

Ағындық процессорлар. Ағындық процессорлар деп жұмыс істеу негізінде көп деректерді бір команданың көмегімен өңдеу принципі жатқан процессорларды атайды. Флинн классификациясы бойынша олар SIMD архитектурасына жатады. SIMD технологиясы бір амалды, мысалы айыру немесе қосуды бір мезгілде бірнеше сандар жиынымен орындауға мүмкіндік береді.

Ағындық процессорлардың жарқын өкілі Intel процессорларының тобы болып табылады. Pentium III процессорынан бастап, олардың негізінде Streaming SIMD Extensions (SSE, «бір команда – көп дерек» принципі бойынша ағындық өңдеу).

Көп мағыналы (нақты емес) логикалы процессорлар. Нақты емес логикалы (fuzzy logic) процессорларды құру идеясы нақты емес математикаға негізделген. Профессор Л.А. Заде ұсынған нақты емес жиындардың математикалық теориясы белсенді зерттеу пәні бола отырып жүйелік талдаушыларға үлкен мүмкіндіктер береді. Осы теорияға негізделген түрлі компьютерлік жүйелер өз кезегінде нақты емес логиканың қолдану облысын кеңейтеді. 

1986 жылы AT&T Bell Labs компаниясында ақпаратты өңдейтін нақты емес логикалы процессорлары жасалды. 

 

90-жылдардың басында АҚШ-тағы Adaptive Logic компаниясы аналогты-цифрлік технология бойынша жасалған кристалл шығарды. Ол нақтые емес микроконтроллерлердің дәстүрлі схемалараның орнын баса отырып, көптеген нақты уақыт басқару жүйелерін жасау уақытын қысқартуға мүмкіндік береді. Екінші буынның нақты емес логикалы аппараттық процессоры аналогты сигналдарды қабылдап, оларды нақты емес форматқа айналдырады, содан соң сәйкес ережелерді қолдана отырып нәтижелерді жай логика форматына, содан соң аналогты сигналдарға түрлендіреді.

Сигналдық процессорлар. Тұтынушылардың артқан сұранысына жауап ретінде Motorola фирмасы сигналдарды цифрлік өңдеудің күрделі алгоритмдеріне және басқару есептерін шешуге бағытталған жаңа архитектура жасап шығарды. DSP568xx микросхемалар тобы 16 разрядты DSP56800 процессорының ядросының негізінде құрылған. Бұл ядро басқару есептерін тиімді шешуге және сигналдарды цифрлік өңдеуге арналған. Онда жүзеге асырылған командалар жиыны цифрлік сигналдардың ең жақсы жалпы міндетті DSP тиімділігімен өңделуін қамтамасыз етеді және ықшам басқару программаларының қарапайымдылық талаптарына жауап береді. 

Нейрондық архитектура. Жаңа архитектуралардың ішіндегі ең болашағы зор бағыт жасанды нейронды желілерге тән ақпаратты өңдеу принциптерінің негізінде компьютерлердің жаңа буынын жасаумен тығыз байланысты.

Нейрокомпьютерлердің жұмыс істеу негізі адам миы мен жүйке жүйесінің ақпаратты өңдеу тәсілдерін модельдеу болып табылады. Бұл бағыттың бастамасы американдық екі ғалым У. Маккалок пен У. Питтстің 1943 жылы жариялаған мақаласы болды. Онда жүйке жүйесінің жасушалары – нейрондар қарапайым логикалық құрылғылар ретінде қарастырылған.  

Әр нейрон көрші нейрондардан арнайы жүйке талшықтары арқылы сигналдарды қабылдайды. Бұл сигналдар қоздырғыш немесе тежегіш болуы мүмкін. Олардың қосындысы нейрон денесінің электрлік потенциалын анықтайды. Потенциал белгілі бір шектен асқан кезде нейрон қозып, шығыс жүйке талшықтары арқылы сигнал жібереді. Жеке жасанды нейрондар бір-бірімен түрлі әдістермен байланысады. Бұл әр түрлі архитектуралы неше түрлі нейронды желілерді жасауға мүмкіндік береді.

Жасанды нейронды желілердің тамаша қасиеттері бар. Олар программалық қамтамасыздандыруды детальды жасауды талап етпейді, және теориялық модельдері немесе шешу алгоритмін анықтайтын эвристикалық ережелері жоқ есептерді шешу мүмкіндіктерін ашады. Мұндай желілердің жұмыс істеу жағдайларының өзгеруіне, сонымен бірге алдын-ала қарастырылмаған факторлардың пайда болуына бейімделу мүмкіндіктері бар. 

Ақпаратты өңдеудің нейрожелілік әдістерінің және бір ерекшелігі есептеулердің жоғарғы параллелизмі және, сәйкесінше, аппараттық қолдаудың арнайы жабдықтарын пайдалану болып табылады. Қарастырылып отырған мәселенің шешуі ретінде арнайы жылдамдатушы тақшаларды қолдану ұсынылды. Мұндай тақшалар қарапайым дербес компьютердің процессорымен қатар жұмыс істеп, негізгі есептеу жүктемесін өз мойнына алады. Ал негізгі процессор жылдамдатушы тақшада орналасқан қуатты есептеу жабдықтарын басқару құрылғысына айналады.Нейропроцессор әдетте екі негізгі блоктан тұрады: әмбебап есептеу құрылғысының ролін орындайтын скалярлық блок және векторлық-матрицалық амалдардың орындалуына бағытталған векторлық блок. Скалярлық құрылғы процессорларды әртүрлі конфигурациялы есептеу желілеріне біріктіруге мүмкіндік беретін жады және байланыс порттарына интерфейсті қамтамасыз етеді. Скаляр құрылғының негізгі міндеті – процессордың векторлық бөлігіне деректерді дайындау. Бұл үшін адрестеудің бірнеше режимдері, жадылы интерфейс, арифметикалық және логикалық амалдар жиыны, регистрлік жұптармен жұмыс жасау мүмкіндігі бар. Нейрондық желілердің түрлі модельдерінің нейропроцессор кристаллдарындағы көптеген жүзеге асырылулары бар. Нейрочиптердің түрлі нұсқаларын шет елдік фирмалар шығарды және әлі күнге дейін шығарып келеді, олар: Intel, IBM, Siemens, Fujitsu, Philips, AT&T және Ресейлік «Модуль» ғылыми-техникалық орталығы.

Нейрокомпьютерлер сияқты дәстүрлі емес архитектуралы жаңа есептеу жүйелері үлкен өлшемді ақпараттық массивтерді тез өңдеуге мүмкіндік береді. Дәстүрлі есептеу жүйелерімен салыстырғанда нейрожелілік есептеуіштер нейронды желіле сияқты дискретті және үздіксіз сигналдардың ақпараттық ағындарын өңдеуге мүмкіндік береді. Олардың құрамында қарапайым есептеу элементтері бар және олар алынған шешімге байланысты есептеу ортасының өзін-өзі қайта құру режимін қамтамасыз ете отырып деректерді өңдеудің ақпараттық есептерін жоғары сенімділікпен шешеді. 

Жалпы айтқанда, «нейрокомпьютер» терминінің астында есептеуіштердің кең класы жатыр. Бұл кез-келген нейрожелілік алгоритмнің (биологиялық нейронның моделінен бастап бейнелерді тану жүйелеріне дейін) аппараттық жүзеге асырылуын есептеуге формалды түрде нейрокомпьютер деп есептеуге болатындығынан. 

Қазіргі уақыттағы технология жалпыға арналған нейрокомпьютерлер (әрі жасанды зерде болып табылатын) туралы айтуға болатындай даму деңгейіне жеткен жоқ. Салмақтық коэффициенттері тұрақты жүйелер – нейрожелілік топтың бір ғана саланың есептерін шешуге арналған түрі. Осылайша нейрокомпьютерлерді құру – бұл нейрондық желілердің барлық элементтерінің аппараттық жүзеге асыру жолында әрқашан терең зерттеу жүргізу деген сөз. 

21 ғасырдың басында, 40-50 жылдармен салыстырғанда нейрокомпьютерлерді жасауды үйренуге, яғни параллелді әрекет ететін нейрондарды аппараттық жүзеге асыруға деген қажеттілік жоғарырақ.

Ұзақ уақыт бойы нейрокомпьютерлер шешу алгоритміне шынайы тәжірибелік материалдармен оқыту үрдісін қосу қажеттілігімен байланысты, формализацияланбайтын немесе нашар формализацияланатын есептерді шешуге тиімді деп есептеліп келді. Бірінші кезекте мұндай есептерге функцияның жеке түрінің аппроксимациясы есебі, яғни бейнелерді тану есебі жатады. Қазіргі кезде бұл классқа тәжірибелік материалдармен оқытуды талап етпейтін, бірақ нейрожелілік логикалық базисте жақсы келтірілетін есептер класы қосылады. Оларға сигналдарды өңдеудің табиғи параллелизмі айқын бейнеленген есептер, суреттерді өңдеу есептері т.б. жатады. 

Болашақта нейрокомпьютерлердің басқа архитектураларға қарағанда тиімдірек болады деген көзқарасты растау ретінде соңғы жылдары логикалық нейрожелілік базисте шешілетін жалпы математикалық есептер классының кенеттен кеңеюін айтуға болады.

27.Микропроцессорлық жүйелердің шиналары және алмастыру циклдары Микропроцессор шина жүйелері арқылы (ША – адрес шинасы, ШД – мәліметтер шинасы, ШУ – басқару шинасы) басқа құрылғылармен байланыста болады, мысалы, жедел жады (ЖЖ-ОЗУ), тұрақты жады (ТЖ-ПЗУ), енгізу шығару құрылғыларымен. Осыдан микропроцессорлық жүйе құрылады. Микропроцессорлық жүйе құрамын көмекші цифрлық құрылғылар микросхемаларынан тұратын, микропроцессормен уақыт бойынша сәйкестендірілген микропроцессорлық жиынтық құрамына енетін микросхемалар көмегімен кеңейтуге болады. Олар мыналар :

-таймер – уақыт белгілейтін функция беру үшін;

-енгізу-шығарудың бағдарламалық құрылғысы;

- жадыға тікелей қатынас құрылғысы;

-тізбекті арна бойынша ақпарат тарату құрылғысы және т.б.

Процессор логикалық және арифметикалық операцияларды орындайды, операциялардың орындалу тәртібін анықтайды, дерек көздері мен нәтижелері қабылдаушыларды көрсетіп береді.Процессор жұмысы программалардың басқаруымен жүзеге асады. Жүйелік шинаның негізгі қызметі процессорлар арасында және дербес компьютердің қалған басқа да құрылғыларының арасында информацияны жіберу болып табылады. Түйінмен микропроцессорлы жүйе кез келгені микропроцессорды келеді . Арифметикалық функцияның (қосу, көбейту және д т .), Кисынды функцияның ( жылжу, салыстыру, кодтардың маскалау және д.т.), Кодтардың уақытша сақтауы (ішкілерді тізімдерде), Микропроцессорлы жүйе түйіндері аралық кодтардың жіберуін және көптеген басқа. Сондай элементарлық операциялардың саны, процессормен орындалатындардың, бірнеше жүз жете алады . Бірақ мыналар жанында керек еске алыну, не барлық жүйелі өз операция процессор орындайды, яғни біреуіннің үшін басқа, кезекпен. Ақырғы , процессорларды бар болады паралельдімен орындалумен - операциялардың, микропроцессорлы жүйе сонымен қатар кездеседі, қайсыларды бірнеше процессордың жұмыс істейді біреу мақсаттың паралельді , бірақ мынау сирек шығарудың. Бір жағынан, операциялардың жүйелі орындалуы -- сөзсіз адамгершілік, дәл осылай қалай арқасында рұқсат етеді барлығы бір процессордың орындау - , ең күрделі алгоритмдерді хабар өңдеулері .. Яғни барлық микропроцессорлы жүйе қабілетті істеу, бірақ өте жылдам емес ол жұмыс істейді , өйткені барлық ақпараттық селдер өткізуге келеді арқылы бір - жалғыз түйін – микропроцессор.

28.Процессордың регистрлары және операндалардың адресациясы Суретте АЛҚ және БҚ құрылғыларымен қатар әртүрлі функциялар орындайтын регистрлер жиынтығы бар.

Регистрдың О операнды микропроцессор орындайтын барлық есептердің қорытындысын аккумуляциялайды. Егер есептеу операциясына екі саны қажет болса, онда оның біреуі О регистрінде сақталады.

К регистрі команданың операция кодын немесе адресті бөлігін сақтау үшін қызмет етеді.

А адресті регистр жадыдан шығаратын кезекті команда адресін уақытша сақтау үшін қажет.

Ф жалауша регистрі арифетика-логикалық құрылғылардағы операциялардың орындалуынан кейінгі белгілердің пайда болуына тәуелді триггерлерден құралады. Мысалы, нөлдік қорытындыда ZF нөлдік триггері жұмыс істейді, ал кері жағдайда – кері қорытынды триггері, разрядтық тордың аса толуында - OF аса толу триггері жұмыс істейді.

С регистрі осы уақыт аралығындағы микропроцессор жағдайын бақылау үшін қажет. Ондай ақпарат басқару құрылғысына сәйкес басқару сигналын өңдеу үшін қажет.

СК санағыш регистрі программадағы келесі команда адресін табу үшін қолданылады.

РОН жалпы мәндік регистрлер ішкі жадыны құрайды немесе аса жылдам есте сақтау құрылғысын (СОЗУ) жасайды.Олардың саны көп болған сайын микропроцеассор ішінде соншама операция жүргізуге болады, ол жылдамдықты көбейтеді.

Стек көрсеткіші (УС) жедел жады бос ұяшықтары берілген стек шыңының мекен-жайын (адресін) көрсетеді. Стекке бөлінген жады «соңғы келді – бірінші шықты» принципімен принципімен жұмыс істейді. Бағдарламада үзіліс ұйымдастыру үшін қолданылады.

29.Микроконтроллерлердің классификациясы мен құрылымы Микропроцессорлар кеңінен қолданылады, оларға қойылатын талаптар әртүрлі. Сондықтан қуаттылығымен, әмбебаптығымен, жылдамдығымен және құрылымымен ерекшеленетін бірнеше микропроцессорлық жүйелер қалыптасқан.

Микропроцессорлық жүйелердің негізгі типтері:

- микроконтроллерлер – жүйенің барлық түйіндері бір микросхема түріндегі қарапайым микропроцессорлық жүйелер;

- контроллерлер – жеке модуль түріндегі басқаратын микропроцессорлық жүйелер;

- микрокомпьютерлер – сыртқы құрылғылармен тез қосылатын қуатты микропроцессорлық жүйелер;

- компьютерлер ( оның ішінде дербес) - ең қуатты және әмбебап микропроцессорлық жүйелер.

Микроконтроллерлер - күрделі құрылғылар құрамында болатын әмбебап құрылғылар. Микроконтроллердің жүйелік шиналары микросхема ішінде көрінбей орналасқан. Микроконтроллерге сыртқы құрылғылар қосу мүмкіндігі аз. Микроконтроллер құрылғылары бір есепті шешуге арналған. Контроллерлер бір немесе бір-біріне жақын есептер топтамасын шешуге арналған. Оларда қосымша түйіндер мен құрылғыларды, мысалы, үлкен жадыны, енгізу-шығару құрылғыларын қосу мүмкіндігі жоқ. Олардың жүйелік шинасын тұтынушы көре алмайды. Контроллер құрылымы қарапайым және жылдамдығы максималды. Көптеген жағдайда орындалатын программалар тұрақты жадыда сақталады және ауыстырылмайды. Контроллерлер бір платада жасалады.

Контроллерлер бізді қоршаған барлық құрылғыларда пайдаланылады. Мысалы автомобильдің мына құрылғыларында:

• Кондиционерінде;

• Трансмиссиясын басқаруында;

• Замоктарды (құлыптарды) басқаруда;

• Жарықпен басқаруда;

• Соғылудан сақтау құрылғысында;

• Қауіпсіздік жүйесі датчиктерінде;

• Артқы орындық радиоаппаратурасын басқаруда;

• Электронды компасында;

• Тормозда;

• Дворникте;

• Антирадарда және т.б.

30.Микроконтроллердің қосымша құрылғылары Микропроцессорлар күрделі цифрлық құрылғыларға жатады. Олар үлкен немесе өте үлкен интегралды схемаларға (БИС немесе СБИС) таратылады. Егер микропроцессор бір БИСтан құралса, онда ол біркристалды, ал егер бірнешеден құралса - секцияланған деп аталады. Өңдейтін екілік сөздер разрядтылығы бойынша микропроцессорлар 8-дік, 16-лық, 32-лік және 64-тік болып бөлінеді. Басқару тәсілі бойынша микропроцессорлар мынадай болады:

- схемалық басқарылған, микропроцессордың әр командасына өз схемасы сәйкес келеді, команда саны тұрақты болады;

- микропрограммалық басқарылған, онда әр командаға өз микропрограммасы сәйкес келеді, перепрограммалау көмегімен біреуін алып, біреуін қосып команда санын өзгертуге болады.

Микропроцессордың негізгі міндеті – цифрлық ақпаратты өңдеу, яғни негізгі арифметикалық және логикалық операцияларды орындау. Одан басқа осы өңдеу процесін басқару керек. Микропроцессор құрамына арифетикалық-логикалық құрылғылар (АЛҚ) және басқару құрылғылары ену керек. Ағымдағы ақпаратты жедел сақтау үшін регистрлер қолданылады. 1-суретте микропроцессордың біріктірілген сұлбасы келтірілген.

Микропроцессор шина жүйелері арқылы (ША – адрес шинасы, ШД – мәліметтер шинасы, ШУ – басқару шинасы) басқа құрылғылармен байланыста болады, мысалы, жедел жады (ЖЖ-ОЗУ), тұрақты жады (ТЖ-ПЗУ), енгізу шығару құрылғыларымен. Осыдан микропроцессорлық жүйе құрылады. Микропроцессорлық жүйе құрамын көмекші цифрлық құрылғылар микросхемаларынан тұратын, микропроцессормен уақыт бойынша сәйкестендірілген микропроцессорлық жиынтық құрамына енетін микросхемалар көмегімен кеңейтуге болады. Олар мыналар :

-таймер – уақыт белгілейтін функция беру үшін;

-енгізу-шығарудың бағдарламалық құрылғысы;

- жадыға тікелей қатынас құрылғысы;

-тізбекті арна бойынша ақпарат тарату құрылғысы және т.б.