Умовні скорочення

АЛП – арифметико-логічний пристрій

ДДК – двійково-десятковий код

ДДНФ – досконала диз’юнктивна нормальна форма

ДК – додатковий код

ДКНФ – досконала кон’юнктивна нормальна форма

ДНФ – диз’юнктивна нормальна форма

ЕОМ – електронна обчислювальна машина

ЕП – елемент пам’яті

ЗП – запам’ятовувальний пристрій

КНФ – кон’юнктивна нормальна форма

ЛЕ – логічний елемент

ЛЗЗ – логічний зворотний зв’язок

ЛФ – логічна функція

МДНФ – мінімальна диз’юнктивна нормальна форма

МП – мікропроцесор

МПС – мікропроцесорна система

ОК – обернений код

ОЗП – оперативний запам’ятовувальний пристрій

ПК – прямий код

ПЗП – постійний запам’ятовувальний пристрій

УГП – умовне графічне позначення

ЦА – цифровий автомат

ВСТУП

Протягом декількох останніх десятиліть цифрові пристрої, засоби обчислювальної техніки та МПС різноманітного призначення набули великого поширення у всіх, без винятку, галузях науки і техніки та в даний час розповсюджуються як складові частини звичайних побутових приладів. Сучасні засоби зв’язку також все більше використовують цифрові методи оброблення сигналів.

Незважаючи на велику різноманітність сучасних цифрових пристроїв та систем, в основі їх побудови лежать деякі загальні фундаментальні принципи та положення, такі як: використання алгебри логіки і двійкової системи числення. Тому розуміння принципів функціонування цифрових пристроїв та МПС, організація їх правильної експлуатації неможливі без глибокого знання арифметичних і логічних основ їх побудови.

Посібник складено за матеріалами лекцій, практичних занять та лабораторних робіт з дисципліни „Обчислювальна техніка та мікропроцесори”, що включена у навчальний процес Полтавського військового інституту зв’язку, та має за мету надати курсантам і студентам теоретичні знання з арифметичних та логічних основ побудови обчислювальної техніки та МПС, а також сформувати практичні навички аналізу та синтезу цифрових автоматів різних типів.

У першому розділі розглянуто основні поняття про ЛФ і ЛЕ; системи числення, що застосовуються у обчислювальної техніці; основні етапи синтезу логічних пристроїв. Особливу увагу приділено системам умовних графічних позначень ЛЕ та базовим ЛФ, які вони виконують, а також мінімізації ЛФ та особливостям реалізації логічних пристроїв на реальних мікросхемах.

Другий та третій розділи присвячені аналізу і синтезу типових комбінаційних та послідовнісних функціональних вузлів цифрових пристроїв (автоматів без пам’яті та з пам’яттю) відповідно. Розглядаються особливості синтезу ЦА з використанням мікросхем різного ступеня інтеграції.

У четвертому розділі надано класифікацію та основні характеристики напівпровідникових ЗП. Розглянуто структуру та організацію оперативної пам’яті статичного і динамічного типу та постійних ЗП різних типів, принципи побудови пристроїв оперативної та постійної пам’яті.

Останній, п’ятий розділ, присвячений основам аналізу та синтезу ЦА, що виконують арифметичні операції – суматорів, помножувачів двійкових чисел та АЛП. Розглянуто форми подання та коди двійкових чисел, алгоритми виконання арифметичних операцій у ЕОМ. Наведений приклад синтезу процесорного пристрою для множення багаторозрядних двійкових чисел із застосуванням комбінаційного суматора.

Такий порядок викладення навчального матеріалу забезпечує послідовний та зрозумілий перехід до вивчення МП та МПС.

Кожний розділ закінчується запитаннями та завданнями, що можуть використовуватися як засоби поточного контролю ступеня засвоєння навчального матеріалу. Крім того, наприкінці кожного розділу пропонується анотація віртуального лабораторного практикуму з моделювання та дослідження відповідних ЦА за допомогою програми Electronics WorkBench.

Інструкції та методичні рекомендації щодо проведення лабораторних робіт, а також моделі ЦА знаходяться на компакт-диску, що додається.

У додатку подані варіанти практичних завдань, що можуть використовуватися як засоби підсумкового контролю з відповідних розділів або як матеріал для проведення практичних занять.

Посібник призначений для студентів та курсантів бакалаврату „Телекомунікації”. Може також використовуватися при вивченні дисциплін „Цифрові пристрої і мікропроцесори”, „Цифрова схемотехніка”. Може бути корисним для курсантів і студентів під час виконання ними дипломних робіт відповідної тематики.