- •0.1. Понятие организации эвм.
- •Функция, структура и организация систем.
- •Основные факторы, влияющие на принципы построения эвм.
- •0.2. Содержание курса.
- •1. Представление информации в эвм.
- •1.1. Системы счисления.
- •1.1.1. Позиционные системы счисления.
- •Пример 1.1.
- •1.1.2. Двоично-кодированные системы счисления.
- •Пример 1.2.
- •1.2. Преобразование из одной системы счисления в другую.
- •1.2.1. Преобразование целых чисел. Метод деления.
- •Пример 1.7.
- •Метод деления.
- •Пример 1.8.
- •Пример 1.9.
- •1.3. Представление информации в эвм.
- •1.3.1. Двоичные числа.
- •1.3.2. Кодирование десятичных чисел и алфавитно-цифровой информации.
- •Пример 1.10.
- •Пример 1.11.
- •1.3.3. Логические значения.
- •1.4. Машинные коды.
- •1.4.1. Прямой код.
- •Пример 1.12.
- •1.4.2. Дополнительный код.
- •Пример 1.13.
- •1.4.3. Обратный код числа.
- •Пример 1.14.
- •1.4.4. Выполнение арифметических действий с кодами.
- •Пример 1.15.
- •1.4.5. Признаки переполнения разрядной сетки.
- •Пример 1.16.
- •Пример 1.17.
- •2. Синтез комбинационных устройств.
- •2.1 Логические переменные и функции.
- •Физическая природа.
- •Пример 2.1.
- •2.2 Элементарные функции.
- •2.2.1 Функции одной переменной.
- •Элемент повторения.
- •Элемент «не».
- •2.2.2 Функции двух переменных.
- •2.3 Функции многих переменных.
- •Примеры (2.2.) базисов:
- •Основные законы Булевского базиса:
- •Действия с константами «0» и «1»:
- •Правило введения и исключения лишних связок:
- •2.4. Задание функции комбинационных логических схем.
- •Пример 2.5.
- •Пример 2.6.
- •2.6. Минимизация нормальных форм булевых функций.
- •2.7 Минимизация с помощью диаграмм Карно.
- •2.8 Топологическая интерпретация правил минимизации.
- •Правила минимизации:
- •2) Коэффициент объединения по входу.
- •3) Быстродействие.
- •Пример 2.10.
- •2.9.1 Порядок синтеза комбинационных схем.
- •2.9.2 Элементы «и», «или», «не».
- •2.9.3 Элементы «и-не», «или-не».
- •Пример 2.14.
- •2.10. Цифровые устройства на программируемых бис с матричной структурой.
- •2.10.1. Матричная реализация булевых функций.
- •2.10.2. Программируемые логические матрицы (плм).
- •2.10.3. Другие структуры матричных бис.
- •Постоянные запоминающие устройства (пзу).
- •Пример 2.15.
- •Программируемая матрица вентилей (пмв).
- •Программируемые матрицы логики (пмл).
- •3. Построение цифровых устройств автоматного типа.
- •3.1. Понятие автомата.
- •3.2. Синтез абстрактных автоматов.
- •3.2.1. Определение абстрактного автомата.
- •3.2.2. Методы задания автоматов.
- •Задание автомата в виде графа переходов и выходов.
- •Пример 3.1.
- •Задание автомата в виде таблиц переходов и выходов.
- •Задание автомата в виде матриц переходов и выходов.
- •Табличная форма представления матриц переходов и выходов.
- •3.2.3. Минимизация числа внутренних состояний абстрактных автоматов.
- •3.3. Структурный синтез конечных автоматов.
- •3.3.1 Этапы структурного синтеза автоматов.
- •3.3.2. Кодирование символов алфавитов абстрактных автоматов.
- •С труктурная схема автомата.
- •Проблемы возникающие при кодировании.
- •Пример 3.2.
- •3.3.3. Получение кодированной таблицы переходов и выходов.
- •Пример 3.3.:
- •3.3.4. Определение функций внешних переходов.
- •3.3.5 Элементарные автоматы и их свойства.
- •3.3.6 Определение функций возбуждения элементарных автоматов.
- •Литература:
Пример 2.1.
Для функций трёх переменных (n=3) существует 23 = 8 наборов:
c b a № набора (десятичное число)
<0 0 0> 0
<0 0 1> 1
<0 1 0> 2
<0 1 1> 3
<1 0 0> 4
<1 0 1> 5
<1 1 0> 6
<1 1 1> 7
Здесь переменная «а» образует младший разряд двоичного числа.
Общее число функций n-переменных – 22n . Если функция определена на всех своих 2n наборах, то она называется полностью определённой, в противном случае – не полностью определённой. Наборы, на которых функция не определена, называются запрещёнными. Значения переменных, соответствующие этим наборам, не должны появляться на входе схемы.
2.2 Элементарные функции.
Элементарные функции – функции одной или двух переменных. Роль элементарных функций велика, т.к они позволяют представлять функцию от любого числа переменных.
2.2.1 Функции одной переменной.
n=1 - количество переменных; 21 =2 - количество наборов; 22 =4 – число функций;
X |
F1 |
F2 |
F3 |
F4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
F 10; - константа нуль в положительной логике это «земля»; «0»
F2=X; - функция повторения, реализуется на элементе повторения;
Элемент повторения.
1
X F2(X)=X
_
F3=X; - функция отрицания (инверсия), реализуется на элементе «НЕ»;
Элемент «не».
1
X F3(X)=X;
F41; константа единица;
+Е R «1»
2.2.2 Функции двух переменных.
n=2 –количество переменных; 22 =4 –количество наборов; 24 =16 –число функций;
X1 |
X2 |
F1 |
F2 |
F3 |
F4 |
F5 |
F6 |
F7 |
F8 |
F9 |
F10 |
F11 |
F12 |
F13 |
F14 |
F15 |
F16 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
0 |
X1 X2 |
_______ X1 X2 |
X1 |
_______ X1 X2 |
X2 |
X2 |
X1 X2 |
X1 X2 |
X2
X1
|
__ X2 |
X1 X2 |
__ X1 |
X1 X2 |
X1 | X2 |
1 |
|
|||||||||||||||||
X1 |
Из перечисленных функций шесть (F1, F4, F6, F11, F13, F16) являются ранее рассмотренными функциями одной переменной, и только десять функций по существу являются функциями двух переменных.
F2= X1 X2= X1 X2= X1 X2 -конъюнкция, функция «и», логическое умножение, реализуется на элементе «И»
Элемент «И».
F(X1, X2)= X1 X2
X2
F8= X1 X2= X1+X2 -дизъюнкция, функция «ИЛИ», логическое сложение, реализуется на элементе «ИЛИ»
Элемент «ИЛИ».
1
X2 F(X1, X2)= X1X2
_____
F15= X1/ X2= X1 X2 -штрих Шеффера, реализуется на элементе «И-НЕ»
Элемент «И-НЕ».
&
X1
F(X1, X2)= X1/X2
X2
_____
F9= X1 X2= X1 X2 -стрелка Пирса, реализуется на элементе «ИЛИ-НЕ»
Элемент «ИЛИ-НЕ».
1
X1
F (X1, X2)= X1 X2
X2
__________
F7=X1 |
ς |
X2= X1 mod2 X2 |
-функция сложения по модулю два, функция «исключающее ИЛИ»,
функция отрицания равнозначности, реализуется на элементе «исключающее ИЛИ»
Элемент «исключающее ИЛИ».
=1
F(X1, X2)= X1 mod2 X2
X2
________
F10=X1 |
ς |
X2= X1 mod2 X2 |
-функция равнозначности, отрицание функции сложения по модулю два.
F14=X1 X2 -функция импликации, прямая импликация, «ЕСЛИ…ТО…»
______
F3=X1 X2 -отрицание прямой импликации;
F12=X2 X1 -обратная импликация;
______
F5=X2 X1 -отрицание обратной импликации.
Для функций F10, F14, F12, F5, F3 не существует отдельных логических элементов, но они могут быть реализованы на других элементах.