8)Триггеры. Принципы работы. Применение.

Триггер- схема, имеющая несколько стабильных состояний, которая при подаче одиночного импульса на 1 из входов может переходить в другое стабильное состояние. Триггерами называют^[5] такие логические устройства, выходные сигналы которых определяются не только сигналами на входах, но и предысторией их работы, то есть состоянием элементов памяти.

Отличительной особенностью триггера как функционального устройства является свойство запоминания двоичной информации. Под памятью триггера подразумевают способность оставаться в одном из двух состояний и после прекращения действия переключающего сигнала. Приняв одно из состояний за «1», а другое за «0», можно считать, что триггер хранит (помнит) один разряд числа, записанного в двоичном коде.

Триггер является элементом хранения информации, который широко применяется при построении счетчиков, регистров и других устройств памяти. 

Принцип работы

В основе любого триггера (англ. — "тrigger" или "flip-flop") лежит схема из двух логических элементов, которые охвачены положительными обратными связями (то есть сигналы с выходов подаются на входы). В результате подобного включения схема может находиться в одном из двух устойчивых состояний, причем находиться сколь угодно долго, пока на нее подано напряжение питания. Пример такой схемы (так называемой триггерной ячейки) на двух двухвходовых элементах И-НЕ представлен нарис. 7.1. У схемы есть два инверсных входа: –R — сброс (от английского Reset), и –S — установка (от английского Set), а также два выхода: прямой выход Q и инверсный выход –Q.

Для правильной работы схемы отрицательные импульсы должны поступать на ее входы не одновременно. Приход импульса на вход -R переводит выход -Q в состояние единицы, а так как сигнал -S при этом единичный, выход Q становится нулевым. Этот же сигнал Q поступает по цепи обратной связи на вход нижнего элемента. Поэтому даже после окончания импульса на входе -R состояние схемы не изменяется (на Q остается нуль, на -Q остается единица). Точно так же при приходе импульса на вход -S выход Q в единицу, а выход -Q — в нуль. Оба эти устойчивых состояния триггерной ячейки могут сохраняться сколь угодно долго, пока не придет очередной входной импульс, — иными словами, схема обладает памятью.

Если оба входных импульса придут строго одновременно, то в момент действия этих импульсов на обоих выходах будут единичные сигналы, а после окончания входных импульсов выходы случайным образом попадут в одно из двух устойчивых состояний. Точно так же случайным образом будет выбрано одно из двух устойчивых состояний триггерной ячейки при включении питания. Временная диаграмма работы триггерной ячейки показана на рисунке.

9.Принцип действия запоминающих устройств. Статическая и динамическая память.

Систему называют запоминающим устройством (ЗУ), если она обладает способностью воспринимать и сохранять информацию, а затем при определенных условиях частично или полностью адекватно воспроизводить ее, обеспечивая достаточно длинный временной интервал между моментами прихода и использования информации

Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя, на который, непосредственно осуществляется запись и с которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. По назначению ЗУ разделяют на кратковременные и долговременные. ЗУ предназначенные для кратковременного хранения информации называются оперативным запоминающим устройством (ОЗУ или RAM). Как уже ясно из названия, они применяются для хранения часто меняющейся информации. При отключении питания информация, хранящаяся в таком ЗУ, теряется. Долговременные, или, как их еще называют, постоянные запоминающие устройства (ПЗУ или ROM), предназначены для длительного хранения информации. Информация, записанная в таком ЗУ при отключении питания, сохраняется достаточно длительное время и может быть по мере надобности использована. ПЗУ делятся на собственно ПЗУ и ППЗУ. В ПЗУ информация может быть записана один раз, а ППЗУ допускают многократную запись/стирание информации.

По методу адресации запоминающие устройства делятся в основном на устройства с последовательной и произвольной выборкой (доступом). Последовательная и произвольная адресация - далеко не единственно возможные методы доступа к информации В ЗУ с последовательным доступом для нахождения ячейки памяти с записанной информацией необходимо последовательно просмотреть все ячейки от начала массива памяти и до нужного нам адреса. Время доступа к произвольной ячейке памяти, таким образом, напрямую зависит от адреса ячейки. Можно было бы предположить, что в ЗУ с произвольным доступом время обращения одинаково для всех ячеек, но это верно далеко не всегда. Если для ОЗУ время обращения к любой ячейке памяти практически одинаково, то в случае жесткого диска (HDD) время доступа к какому-либо сектору складывается из времени подвода считывающей головки к нужной дорожке (seek time), ожидания подхода нужного сектора и времени на саму операцию чтения или записи. Кроме того, все ЗУ можно также разделить на ЗУ, где носитель информации объединен с устройством чтения/записи (например, жесткие диски) и на ЗУ со съемными носителями. Примером последних являются флоппи-диски. И, наконец, ЗУ делятся на физические, магнитные, оптические, полупроводниковые устройства. Опять-таки, это не полный перечень типов памяти, но устройства, использующие другие принципы хранения информации, пока еще (или уже) не получили «прописки» в массовой компьютерной технике.

Динамическая память - память на конденсаторах, хранит данные только пока есть напряжение, и то в ней все время идут циклы регенерации - перезаписи собственного содержания заново на свое место, пока не стерлось из-за саморазряда конденсаторов. А статическая - память без конденсаторов, на элементах с устойчивым состоянием, например, на транзисторных ячейках памяти - триггерах.

10.Основные законы алгебры логики.

Переместительный
Сочетательный
Распределительный
Правила де Моргана
Идемпотенции
Поглощения
Склеивания
Операция переменной с ее инверсией
Операция с константами
Двойного отрицания

11.таблицы истинности. Карты Карно. Правило получения ДНФ на большом кол-ве аргументов.

Таблица истинности — это таблица, описывающая логическую функцию. од «логической функцией» в данном случае понимается функция, у которой значения переменных (параметров функции) и значение самой функции выражают логическую истинность

Карта Карно- специальное отображение таблицы истинности, наглядно позволяет определять общие множители и объединения единых результатов функции. При упрощении схем при помощи карт Карно существует опред. правила объединения:

1. Объединяем смежные клетки, содержащие единицы, в область так, чтобы одна область содержала 2ⁿ (n целое число = 0… ) клеток (помним про то, что крайние строки и столбцы являются соседними между собой), в области не должно находиться клеток, содержащих нули;

2. Область должна располагаться симметрично оси(ей) (оси располагаются через каждые четыре клетки);

3. Несмежные области, расположенные симметрично оси(ей), могут объединяться в одну;

4. Область должна быть как можно больше, а количество областей как можно меньше;

5. Области могут пересекаться;

6. Возможно несколько вариантов покрытия.

Далее берём первую область и смотрим, какие переменные не меняются в пределах этой области, выписываем конъюнкциюэтих переменных; если неменяющаяся переменная нулевая, проставляем над ней инверсию. Берём следующую область, выполняем то же самое, что и для первой, и т. д. для всех областей

12.Логические счетчики. Код Грея. Схемы перевода двоичных чисел.

Логические счетчики- логические переменные ,принимающие значение 0 или 1 позволяющие продолжить или остановить цикл

Код Грея — система счисления, в которой два соседних значения различаются только в одном разряде. Изначально предназначался для защиты от ложного срабатывания электромеханических переключателей. Сегодня коды Грея широко используются для упрощения выявления и исправления ошибок в системах связи, а также в формировании сигналов обратной связи в системах управления.

Схемы перевода двоичных чисел- Коды Грея легко получаются из двоичных чисел путём побитовой операции «Исключающее ИЛИ» с тем же числом, сдвинутым вправо на один бит.

13.Процессоры и их архитектура. Шины.

Центра́льный проце́ссор (ЦП, или центральное процессорное устройство —ЦПУ; англ. central processing unit, сокращенно — CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство) — электронный блок либо микросхема — исполнитель машинных инструкций (кода программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера

Термин "архитектура процессора" в настоящее время не имеет однозначного толкования. С точки зрения программистов, под архитектурой процессора подразумевается его способность исполнять определенный набор машинных кодов

Однако разработчики компьютерного железа вкладывают в понятие "архитектура процессора" (иногда, чтобы окончательно не запутаться, используется термин "микроархитектура") несколько иной смысл. С их точки зрения, архитектура процессора отражает основные принципы внутренней организации конкретных семейств процессоров.  (иначе говоря — «внутренняя конструкция», «организация» этих процессоров). Имеются различные классификации архитектур процессоров, как по организации (например, по количеству и скорости выполнения команд: RISC, CISC), так и по назначению (например, специализированные графические).

Компьютерная ши́на — в архитектуре компьютера подсистема, которая передаёт данные между функциональными блоками компьютера. Обычно шина управляется драйвером. В отличие от связи точка-точка, к шине можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор коннекторов (соединений) для физического подключения устройств, карт и кабелей. Ранние компьютерные шины представляли собой параллельные электрические шины с несколькими подключениями, но сейчас данный термин используется для любых физических механизмов, предоставляющих такую же логическую функциональность, как параллельные компьютерные шины. Современные компьютерные шины используют как параллельные, так и последовательные соединения и могут иметь параллельные (multidrop) и цепные (daisy chain) топологии. В случае USB и некоторых других шин могут также использоваться хабы (концентраторы).

14.Базовый уровень программного обеспечения. Разновидности BIOS.

Базовый уровень является низшим уровнем программного обеспечения. Отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовое программное обеспечение содержится в составе базового аппаратного обеспечения и сохраняется в специальных микросхемах постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), образуя базовую систему ввода-вывода BIOS. Программы и данные записываются в ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены во время эксплуатации. Базовое программное обеспечение отвечает за взаимодействие с аппаратными средствами вычислительной системы, и хранятся в постоянной памяти (ПЗУ,ROM – Read Only Memory – память только для чтения). Изначально программы и данные записывались  в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могли быть изменены в процессе эксплуатации. Однако, с развитием компьютеров, строящихся по принципу открытой архитектуры, в процессе эксплуатации возникает необходимость, изменить базовые программные средства. Тогда применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ – Erasable andProgrammable Read Only Memory, EPROM). Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен.

Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS). Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.

Функции BIOS:

1.      Автоматическое тестирование основных компонентов компьютера при его включении. На экране дисплея появляются диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера.

2.        Вызов блока загрузки операционной системы. Загрузив в оперативную память блок первоначальной загрузки, BIOS передает ему управление, блок загружает другие модули операционной системы.

3.      Обслуживание прерываний.

Виды BIOS

American Megatrends Inc (AMI) Фирма American Megatrends Inc (AMI) является производителем BIOS, материнских плат, диагностических утилит и RAID-контроллеров Award Software Фирма Award Software является известным производителем BIOS, выпускаемой под маркой Award. Недавно была приобретена фирмой Phoenix Technologies FirmWorks Ведущий разработчик OpenFirmware и стандарта IEEE 1275. Сотрудничает с DEC в области разработки сетевых компьютеров General Software Inc. Поставляет OEM-версии BIOS, DOS в ПЗУ, DOS в реальном времени, файловых систем для Flash-памяти и другие продукты для x86 Microid Research Разработчик базовой системы ввода/вывода (BIOS) под маркой MrBIOS Phoenix Technologies Создатель BIOS, средств разработки, систем поддержки Windows CE, утилит для управления FLASH-памятью System Soft Разработчик компонентов BIOS, системного программного обеспечения для мобильных компьютеров