Wykład: Podstawy działania układów cyfrowych - 1

Wykład: Podstawy działania układów cyfrowych
Technikum Informatyczne ZCKU przy CEZ w Pile
Przedmiot: Urządzenia techniki komputerowej
Prowadzący zajęcia: mgr inŜ. Mirosław Odor
Kontakt: [email protected] Dodatkowe informacje: www.ti.blox.pl
1. Działanie układów cyfrowych oparte jest na wykorzystaniu dwóch stanów elektrycznych tych
układów, zwanych stanem niskim (low – L) i stanem wysokim (high – H). Przy ich uŜyciu
musimy przedstawić wszystkie rodzaje informacji występujące w układach cyfrowych. W tym
celu stosowane są określone struktury, takie jak dwójkowy (binarny) system liczbowy.
2. Systemy liczbowe
• dwójkowy (binarny)
• szesnastkowy (heksadecymalny)
• ósemkowy
3. Kodowanie
- Kodowaniem nazywamy przyporządkowanie poszczególnym obiektom zbioru
kodowanego odpowiadającym im elementów zwanych słowami kodowymi, przy czym
kaŜdemu słowu kodowemu musi odpowiadać dokładnie jeden element kodowany.
- Przykładowe kody: kod liczbowy, kod ASCII
4. Informacja Cyfrowa
- Słowem cyfrowym (binarnym) nazywamy dowolny ciąg składający się z symboli 0 i/lub 1
- Informacją cyfrową nazywamy informację przedstawioną (zakodowaną) w postaci słów
cyfrowych
5. Działania Logiczne i bramki
- Zmienną logiczną nazywamy zmienną, która moŜe przyjmować jedną z dwóch wartości
logicznych: prawdę lub fałsz ( w zapisach cyfrowych to 0 lub 1)
- Bramka logiczna – zasada czarnej skrzynki, nie zastanawiamy się, dlaczego układ działa w
dany sposób ani jaka jest jego wewnętrzna budowa, a interesuje nas jedynie jego
zachowanie zewnętrzne.
- Bramki: AND, OR, NOT,
Bramka AND (iloczyn logiczny)
Bramka OR (suma lgiczna)
Bramka NOT (negacja)
6. Podział układów logicznych
• Układy kombinacyjne i sekwencyjne
o Układ kombinacyjny nazywamy taki układ cyfrowy, w którym stan wejść
jednoznacznie określa stan wyjść układu. Oznacza to, Ŝe aby określić stan na wyjściach
układu, nie potrzebujemy Ŝadnej dodatkowej informacji (poza stanem wejść i rodzajem
układu) np.: bramki
o Układem sekwencyjnym nazywamy układ cyfrowy, w którym stan wyjść zaleŜy od
stanu wejść oraz od poprzednich stanów układu. Oznacza to Ŝe są to układy z
pamięcią. Np.: liczniki i przerzutniki
• Układy asynchroniczne i synchroniczne
o Układ asynchroniczny to układ, dla którego w dowolnym momencie jego działania
stan wejść oddziaływuje na stan wyjść.
o Układ synchroniczny to taki układ, dla którego stan wejść wpływa na stan wyjść
jedynie w pewnych określonych odcinkach czasu pracy układu zwanych czasem
czynnym, natomiast w pozostałych odcinkach czasu zwanych czasem martwym, stan
wejść nie wpływa na stan wyjść. Odcinki czasu czynnego i martwego wyznaczane są
przez podanie specjalnego przebiegu zwanego przebiegiem zegarowym lub taktującym
na wejście zwane wejściem zegarowym lub taktującym.
Przerzutniki
Przerzutniki są najprostszymi układami sekwencyjnymi (układami z pamięcią).
W zaleŜności od sposobu wprowadzania informacji do przerzutnika wyróŜniamy kilka rodzajów
przerzutników: RS, JK, D, T
S- (set) ustaw (1)
R – (reset) zerowanie (0)
Przerzutnik D typu „latch” zatrzask.
Przerzutnik synchroniczny reagujący na poziom niski i wysoki w zaleŜności od wejścia zegarowego.