Просмотр исходного текста страницы ПЦУСБ/Лекция 3

{{ПЦУСБ TOC}}

<slideshow style="custis" headingmark="Слайд:" incmark=":step" scaled="true">
;title: Базовые цифровые устройства
;author: Авдеев Н.А.
</slideshow>


== Слайд: Содержание ==

* Логические элементы (И, ИЛИ, НЕ, Исключающее ИЛИ)
* [http://bourabai.kz/toe/ic5.htm Комбинационные схемы] [http://www.intuit.ru/studies/courses/685/541/lecture/7002], [http://www.intuit.ru/studies/courses/685/541/lecture/7001]:
** Дешифратор [http://www.intuit.ru/studies/courses/685/541/lecture/7003] /Шифратор
** Мультиплексор/Демультиплексор
** Сумматор
** Компаратор
* Последовательностные схемы
** Триггеры
*** Синхронные
**** по фронту
**** по уровню
*** Асинхронные
** Регистры
** Автоматы
** Счетчики

== Слайд: Логические элементы ==

В алгебре логики известны три основные логические операции:

# '''Логическое умножение''' (конъюнкция или операция '''И'''). Записывается как F = A Λ B, F = A & B, F = A·B, F = AB, читается – A и B. 
# '''Логическое сложение''' (дизъюнкция или операция '''ИЛИ'''). Записывается как F = A V B, F = A | B, F = A+B, читается – F = A или B. 
# '''Логическое отрицание''' (инверсия или операция '''НЕ'''). Записывается F = {{Overline|A}} , читается – F = “не” A.

=== Слайд:Таблица истинности логических элементов ===

<center>http://bourabai.kz/toe/ic/Image80.gif</center>


{| cellspacing="3" cellpadding="4" class=standard align=center border=1
! valign="MIDDLE" colspan="2" | Аргументы
! valign="MIDDLE" colspan="4" | Логические операции (булевы функции)
|-
! valign="MIDDLE" rowspan="2" | А
! valign="MIDDLE" rowspan="2" | В
! valign="MIDDLE" | '''И'''
! valign="MIDDLE" | '''ИЛИ'''
! valign="MIDDLE" colspan="2" | '''НЕ'''
|-
! valign="MIDDLE" | A·B
! valign="MIDDLE" | A+B
! valign="MIDDLE" | {{overline|A}}
! valign="MIDDLE" | {{overline|B}}
|-
| valign="MIDDLE" | 0
| valign="MIDDLE" | 0
| valign="MIDDLE" | 0
| valign="MIDDLE" | 0
| valign="MIDDLE" | 1
| valign="MIDDLE" | 1
|-
| valign="MIDDLE" | 0
| valign="MIDDLE" | 1
| valign="MIDDLE" | 0
| valign="MIDDLE" | 1
| valign="MIDDLE" | 1
| valign="MIDDLE" | 0
|-
| valign="MIDDLE" | 1
| valign="MIDDLE" | 0
| valign="MIDDLE" | 0
| valign="MIDDLE" | 1
| valign="MIDDLE" | 0
| valign="MIDDLE" | 1
|-
| valign="MIDDLE" | 1
| valign="MIDDLE" | 1
| valign="MIDDLE" | 1
| valign="MIDDLE" | 1
| valign="MIDDLE" | 0
| valign="MIDDLE" | 0
|-
! colspan=2 | Операторы VHDL
! A and B
! A or B
! not A
! not B
|}


=== Комментарий ===
Таким образом, выполнение сколь угодно сложной логической операции может быть сведено к трем вышеперечисленным операциям. Следовательно, имея некоторые технические устройства, реализующие операции '''И''', '''ИЛИ''', '''НЕ''', можно построить сколь угодно сложное цифровое устройство. Такие устройства называются соответственно логическими элементами '''И''', '''ИЛИ''', '''НЕ''' (рис. 2) и образуют основной базис или функционально полную систему логических элементов.


=== Слайд: [http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D1%88%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80 Дешифратор] (DC)===

* комбинационная схема, преобразующее n-разрядный двоичныйв <m>k^n</m>-ичный одноединичный (позиционный) код

{| width=100%
! http://www.plam.ru/radioel/lekcii_po_shemotehnike/image234.png
|}

* [http://www.khaer.com.ua/downloads/ke/rus/tema1/1.5.htm Принцип работы] [http://www.khaer.com.ua/downloads/ke/rus/tema1/img/5/1.swf swf]

==== Слайд:Дешифратор (VHDL модель) ====
<source lang="vhdl">
entity dc is
  port (
    x : in  std_logic_vector(2 downto 0);
    y : out std_logic_vector(7 downto 0));
end dc;

architecture beh of dc is
begin 
  y <=
    "00000001" when x = "000" else
    "00000010" when x = "001" else
    "00000100" when x = "010" else
    "00001000" when x = "011" else
    "00010000" when x = "100" else
    "00100000" when x = "101" else
    "01000000" when x = "110" else
    "10000000" when x = "111" else
    "00000000";
end beh;
</source>

=== Слайд:Шифратор ===

* комбинационная схема, выполняющее преобразование одноединичный (позиционного) n-разрядного кода в m-разрядный двоичный код.

{| width=100%
! http://www.plam.ru/radioel/lekcii_po_shemotehnike/image232.png
|}

* [http://www.khaer.com.ua/downloads/ke/rus/tema1/1.5.htm Принцип работы] [http://www.khaer.com.ua/downloads/ke/rus/tema1/img/5/3.swf swf]


==== Слайд:Шифратор (VHDL модель 1) ====

{| class=standard align=center 
! VHDL модель 1
! VHDL модель 2
|-
|valign=top|<source lang="vhdl">
entity cd is
  
  port (
    x : in  std_logic_vector(7 downto 0);
    y : out std_logic_vector(2 downto 0));

end dc;

architecture beh1 of cd is

begin  

  y <=
    "000" when x(0) = "1" else
    "001" when x(1) = "1" else
    "010" when x(2) = "1" else
    "011" when x(3) = "1" else
    "100" when x(4) = "1" else
    "101" when x(5) = "1" else
    "110" when x(6) = "1" else
    "111" when x(7) = "1" else
    "000";    

end beh1;
</source>
|valign=top|<source lang="vhdl">
entity cd is
  
  port (
    x : in  std_logic_vector(7 downto 0);
    y : out std_logic_vector(2 downto 0));

end dc;

architecture beh2 of cd is

begin 

  y(0) <= x(1) or x(3) or x(5) or x(7);
  y(1) <= x(2) or x(3) or x(6) or x(7);
  y(2) <= x(4) or x(5) or x(6) or x(7);

end beh2;
</source>
|}

=== Слайд: [http://life-prog.ru/view_automati.php?id=14 Мультиплексор] ===

* [http://g7iy34buhsdfn.narod.ru/4.htm комбинационная схема], которая передает сигнал с одного из информационных входов X<sub>i</sub> на единственный выход Y, причем номер выбираемого входа задается с помощью управляющих сигналов (адресных входов a<sub>i</sub>).

{| width=100%
! http://de.ifmo.ru/--books/electron/tabl5.gif
|-
! <big>y = OE(x0*{{Overline|a1}}*{{Overline|a0}} + x1*{{Overline|a1}}*a0 + x2*a1*{{Overline|a0}} + x3*a1*a0)</big>
|}

* [http://www.khaer.com.ua/downloads/ke/rus/tema1/1.6.htm анимация работы] ([http://www.khaer.com.ua/downloads/ke/rus/tema1/img/6/1.swf swf])


==== Слайд:Мультиплексор (Схема) ====

{| width=100%
! http://life-prog.ru/articles3/6.htm1.gif
|-
! http://digteh.ru/digital/image/MS_S.gif
|}

==== Слайд:Мультиплексор (VHDL модель) ====

<source lang="vhdl">
entity mux is
  
  port (
    x : in  std_logic_vector(3 downto 0);
    a : in  std_logic_vector(1 downto 0);
    y : out std_logic);

end mux;

architecture beh of mux is
begin
  y <=
    x(0) when a = "00" else
    x(1) when a = "01" else
    x(2) when a = "10" else
    x(3) when a = "11" else
    '0';
end beh;
</source>


==== Слайд:Мультиплексор (Особенность) ====

* с помощью мультиплексора можно реализовать любую логическую функцию

{| width=100%
! http://www.island-formoza.ru/images/arhitektura-pc-60.png
|}

==== Слайд:Мультиплексор (Особенность) ====

{| width=100%
! http://life-prog.ru/articles3/6.htm8.jpg
|}

=== Слайд: Демультиплексор [http://life-prog.ru/view_automati.php?id=14] [http://kursach37.com/uch_cifr_t4_45.html] ===

* [http://g7iy34buhsdfn.narod.ru/4.htm комбинационная схема], которая выполняет функцию, обратную мультиплексору, т.е. в соответствии с принятой адресацией ''A<sub>i</sub>'' направляет информацию с единственного входа ''D'' на один из ''M'' выходов ''F<sub>j</sub>''. При этом на остальных выходах будут логические нули (единицы).

{| class=standard cellspacing="1" cellpadding="5" border="1" align=center
! colspan="2" | Входы
! colspan="4" | Выходы
|-
! ''A''<sub>1</sub>
! ''A''<sub>0</sub>
! ''F''<sub>3</sub>
! ''F''<sub>2</sub>
! ''F''<sub>1</sub>
! ''F''<sub>0</sub>
|-
| 0
| 0
| 0
| 0
| 0
| ''D''
|-
| 0
| 1
| 0
| 0
| ''D''
| 0
|-
| 1
| 0
| 0
| ''D''
| 0
| 0
|-
| 1
| 1
| ''D''
| 0
| 0
| 0
|}

* * [http://www.khaer.com.ua/downloads/ke/rus/tema1/1.6.htm анимация работы] ([http://www.khaer.com.ua/downloads/ke/rus/tema1/img/6/2.swf swf])

==== Слайд: Демультиплексор (Схема) ====

{| width=100% align=center
! http://kursach37.com/uch_cifr_t4_45_image016.gif
! http://kursach37.com/uch_cifr_t4_45_image015.gif
! http://kursach37.com/uch_cifr_t4_45_image017.gif
|}

==== Слайд: Демультиплексор (VHDL модель) ====

<source lang="vhdl">
entity dms is
  port (
    x : in  std_logic;
    a : in  std_logic_vector(1 downto 0);
    y : out std_logic_vector(3 downto 0));
end dms;

architecture beh of dms is
begin
  y <=
    "000" & x      when a = "00" else
    "00" & x & '0' when a = "01" else
    '0' & x & "00" when a = "10" else
    x & "000"      when a = "11" else
    "0000";
end beh;
</source>

=== Слайд: Сумматор ===
* http://www.intuit.ru/studies/courses/685/541/lecture/7008?page=1

== Слайд: Триггеры [http://www.khaer.com.ua/downloads/ke/rus/tema2/2.1.htm] [http://life-prog.ru/view_shpargalkiCompStroi.php?id=4] ==

* [http://www.intuit.ru/studies/courses/685/541/lecture/7006 RS-триггер]
* [http://www.intuit.ru/studies/courses/685/541/lecture/7006?page=2 D-триггер (синхн. по уровню]

* [ww.khaer.com.ua/downloads/ke/rus/tema2/2.2.htm Регистры]
* [http://www.khaer.com.ua/downloads/ke/rus/tema2/2.3.htm Двоичные счетчики]

=== Слайд: END ===