сандық ҚҰрылғылардың базалық логикасы 1 Сандық құрылғылардың базалық логикалық элементтері 4


Ақпараттың сандық құрылғыға берілуі



бет3/3
Дата28.04.2022
өлшемі122.61 Kb.
#32602
1   2   3

1.4 Ақпараттың сандық құрылғыға берілуі


Сандық құрылғыда ақпаратты өңдеу ереже бойынша есептелудің екілік жүйесінде жүзеге асырылады. Ондық санды екілікке ауыстыру бөлу әдісі арқылы орындауға болады. Ізделініп отырған сан бөлінгеннен кейінгі қалған қалдық түрінде, соңғысынан бастап жазылады. Мысалға:

Ақпараттың кіріс және шығыс құрылғысында, жазу үшін кез-келген ондық санның төрт екілік разряд берілетін, ондық сандардың екілік-ондық түрлері кеңінен қолданылады:

4710 =0100 01112-10

Екілік ақпараттың жазылуын қысқарту үшін микропроцессорлық техникада оның оналтылық берілуі қолднылады. Бір оналтылық символға екілік тетрада сай келеді.

Сандардың әр түрлі санау жүйесіндегі сәйкестігі


Ондық сан

Оналтылық сан

Екілік сан

0

1

2



3

4

5



6

7

8



9

10

11



12

13

14



15

0

1

2



3

4

5



6

7

8



9

A

B



C

D

E



F

0000

0001


0010

0011


0100

0101


0110

0111


1000

1001


1010

1011


1100

1101


1110

1111


Сегіз еклік разряд (бит) бір байты құрайды. Микропрцессорлық құрылғысының жадысы әдетте байттік ұйымдастық болады.

Байт көмегі бойынша мәндердің әртүрлі ақпаратын беруге болады:



  1. Ешқандай белгісі толық сан (0 ден 255 дейін);

  2. 0 ден 99 дейінгі сан екілік-ондық кодта;

  3. Микропроцессорлық командалардың кодтық берілуі;

  4. Сегіз датчиктің күйі;

  5. Көрсету үшін жеті кіші разряд қолданылатын Х кодтағы тура,кері және қосымша белгісі бар екілік, Х-сан модулі (0-ден 127-дейін) Сегізінші разряд – белгісі бар (0 – тұрақты сандар үшін, 1 – айнымалылар үшін).

Мысалы:

+16

 

-16

 

Тура код

0,Х

00010000

1,Х

10010000

Кері код

0,Х

00010000

1,

11101111

Қосымша код

0,Х

00010000

1,+1

11110000

Ассемблер тілінде сандарды жазу үшін В, Q, H суффикстары қолданылады:

 


- ондық сан

139

- екілік сан

10100101B

- сегіздік сан

357Q

- оналтылық сан

8EH  немесе  0FAH


2. Сандық құрылғылардың комбинациялық синтезі

2.1 Комбинациялық сандық құрылғының синтезi


Мысал 4.1. К155 сериялы микросұлбасында үшфазалы желi жиiлiгiн үшеселегiшiн жобалау. Әр бiр фаза кернеуi нөл-компаратор көмегiмен ТТЛ деңгейiне келтiрiлген.

Құрылғының жұмыс iстеу алгоритмi желiлiк кернеудiң бiр периоды үшiн кiрiс жiне шығыс сигналының уақыттық диаграммасында неғұрлым айқын кескiнделедi (сур.4.1,а). Бiрлiк және нөлдiк F сигнал тактiсi үшiн Карно картасын толтырамыз. Екi терiмде функция анықталмаған. Нөл бойынша блокты ұйымдастыра отырып, мынаны аламыз




Сур. 4.1

Бұл функцияны ең қарапайым түрде К155ЛР3 микросұлбасы жүзеге асырады (сур.4.1,в). Қолдынылмайтын ЖӘНЕ элементiнiң кiрiстерiнiң бiреуiне логикалық нөлдi беру керек. 



Мысал 4.2. Үш қабатты үйде сатылы дәлiз жалғыз жалпы лампочкамен жарықтандырылады. Әр бiр этажда : S1, S2, S3 ажыратып қосқыштар бар. Қалғандарына тәуелсiз, кез-келген ажыратып қосқыжпен ажыратып қосу құрылғысын жобалау.

Айталық А, В және С – құрылғының логикалық бөлiмнiң кiрiсiндегi сигналдар (Ажыратып қосқыштың тұйықталған жанаспасына логикалық 0 деңгейi сәйкес,ал тұйықталмағанға – логикалық 1 деңгейi), F - құрылғының логикалық бөлiмнiң шығысындағы сигнал (F=0, лампа жанып тұрғанда). Осы айнымалыларды бiрiктiретiн ақиқат кестесiн толтырамыз (сур.4.2,а). Шығыс функциясын ЖДҚФ-да жазып және оны қарпайым түрлендiру жасау арқылы минимизация жасауға тырысамыз:




Сур. 4.2

 Құрылғының логикалық бөлiмi (сур.4.2,б) DD1 (К155ЛП5) микросұлбасымен жүргiзiледi. Бұл микросұлба корпусында төрт “Ерекше НЕМЕСЕ ” элементi орналастырылған. 



Мысалы 4.3. Бір период үшін уақыттық диаграммасы 4.3 а. сур. көрсетілген F сигналын формаға келтіру.

Шығысында A, B, C, D сигналдары тұзілетін екілік-ондық санауыш және шығысындағы жиілігі 1 кГц (t=1 мс) импульс генераторын қолданамыз (сур.4.3,а). Онда есебіміз функционалдық сұлбада сұрақ белгісімен көрсетілген, құрылғының комбинационды бөлігін жобалауға әкеледі (сур. 4.3,б).



Әр бір Т период кезінде екілік- ондық санауыш, әрқайсысына төртразрядты екілік код сигналдары A, B, C, D сәйкес келетін 10 жағдайд өтеді (нөлден бастап тоғызға дейін) (сур.4.3,г).

Сур. 4.3

 Жалпы жағдайда төрт айнымалының логикалық функциясы, кіріс айнымалыларының 16 теріміне анықталған. Берілген мысалда 10 ғана қолданылады. Бульдік функцияны минимизациялау кезінде ол бұл терімдерде өз қалауы бойынша анықталуы мүмкін (сур.4.3,в). Бірлік бойынша блокты ұйымдастыра отырып (бұл жағдай үшін блоктар Карно картасында белгіленген), 4.4 сур. көрсетілген іске асыру варианты сәйкес келетін, логикалық функция үшін теңдікті мына түрде жаза аламыз.



Сурет.4.4

2.2 Комбинациялық сандық қондырғылардың (КСҚ) синтезі

МПЖ икемділігі мына шарт бойынша, яғни жүйемен орындалатын функциялар процессор орындайтын бағдарламамен (бағдарламалық қамтамасыздандыру, software) анықталады. Аппаратура (аппаратық қамтамасыздандыру, hardware) кез-келген жағдайда өзгеріссіз қалады. Берілген аппаратура негізінде жады жүйесіне бағдарламаны жаза отырып, микропроцессорлық жүйені мәжбүрлеп кез-келген міндетті орындатуға болады. Сонымен қатар микропроцессорлық жүйе байланыстарының шиналық ұйымдастырылуы аппараттық модулдерді тез жеңіл ауыстыруға мүмкіндік береді. Мысалы, жадыны жана үлкен көлемді жадыға ауыстыру немесе біршама жоғары тез жұмыс істейтін жадыға, енгізі/шығару құрылғыларын қосымша қосу немесе жаңалап жетілдіру, процессорды біршама пәрменді процессорға ауыстыру т.б. Бұл жүйенің икемділігін арттыруға және кез-келген жағдайда қойылған талаптар кезінде оның ұзақ жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

Тәжірбиеде кез-келген МПЖ дамуы (оның ішінде компьютер) магистраль бойынша үш негізгі алмастыру режимі болады:

-       ақпараттарды бағдарламалық алмастыру;

-       үзуді (Interrupts) пайдалану арқылы алмастыру;

-                     жадыға тікелей кіруді (ЖТК, DMA — Direct Memory Access) қолдану арқылы алмастыру.

Кез-келген МПЖ ақпараттарды бағдарламалық алмастыру негізгі болып саналады. Ол әрқашанда алдын-ала қарастырылады, өйткені онсыз басқа алмастыру режимдарын орындау мүмкін емес. Бұл режимда процессор жүйелік магистральдың жекеменшік иесі (немесе беруші, Master) болып саналады. Осы жағдайдағы барлық ақпараттарды алмастыру операциялары (циклдар) тек процессормен бастама алады, олардың барлығы орындалатын бағдарламадағы жазылған қатаң тәртіп бойынша орындалады.

Процессор жадыдан команда кодын оқиды (таңдайды) және жадыдан немесе енгізу/шығару құрылғысынан мәліметтерді оқи отырып, өңдейді және жадыға мәліметтерді жазады немесе оларды енгізу/шығару құрылғысына бере отырып оларды орындайды. Бағдарлама арқылы процессорға жіберу жолы сызықты, циклдік сондай ақ өтпелі (секірмелі) болуы мүмкін. Бірақ ол үнемі үздіксіз және толықтай процессор бақылауында болады. Бағдарламамен сыртқы ортадағы әсерлердің ешқандай байланысы жоқ болғандықтан, процессор ешқандай әсер бермейді (1.7-сурет).



Үзу арқылы алмастыру, сыртқы сигналдың келуіне байланысты қандайда бір сыртқы оқиғаларға МПЖ әсерлесуі қажет болғанда қолданылады. Компьютердегі сыртқы әсерлер болып, мысалы, клавиатурадағы түймешені басу немесе локальды желі арқылы мәліметтер пакетінің келуі жатуы мүмкін. Осы кезде компьютер осы жағдайлармен сәйкесінше әсерлесуі қажет. Яғни экранға символдарды енгізу немесе оқу және пакет желісі арқылы қабылданғандарды өңдеу т.б.

 

 

7 - сурет. Ақпаратты бағдарламалық алмастыру



 

Жалпы сыртқы жағдайларға әсерлесуді ұйымдастыруды үш жолмен қарастыруға болады:



-         оқиғалардың келіп түсу (флагты немесе polling сұрау әдісі) фактісін үнемі бағдарламалық бақылау көмегімен;

-           үзу арқылы, яғни процессорды дәл сол уақытта орындап жатқан бағдарламадан күштеп, шұғыл қажет болған бағдарламаны орындату көмегімен;

-        жадыға тікелей кіру арқылы, процессордың қатысуынсыз, яғни жүйелік магистральдан процессорды ажыратқан кезінде.

Бірінші жағдайда- флагтың сұрауы бойынша МПЖ енгізу/шығару құрылғыларынан, процессордың ақпаратты үнемі оқуы жүзеге асады.

Екінші жағдайда- үзу режимі кезінде процессор сыртқы құрылғыдан үзу сұранысын (IRQ — Interrupt ReQuest) алғаннан кейін, орындап жатқан команданы аяқтап, үзуді өңдеу бағдарламасына ауысады. Үзуді өңдеу бағдарламасын орындауды аяқтап, ол үзілген бағдарламаны қай жерден үзді сол жерге қайта оралады (1.8-сурет). Мұнда барлық жұмыстар, яғни бағдарламалық режимдегі сияқты процессор көмегімен іске асады, ал сыртқы оқиғалар оны тек уақытша ғана алаңдатады. Үзу бойынша сыртқы оқиғалармен әсерлесу, бағдарламалық режимге қарағанда баяуырақ жүреді. Мұнда бағдарламалық алмастыру сияқты барлық сигналдар магистральға процессор арқылы қойылады, яғни ол толықтай магистральды бақылап отырады.

Жүйедегі үзуді қамтамасыз ету үшін кей кездері үзу контроллері (ҮК) деп аталатын арнайы модуль енгізіледі. Бірақта ол ақпаратты алмастыруға ешқандай қатыспайды. Оның негізгі атқаратын міндеті, үзудің сыртқы сұраныстары арқылы процессордың жұмысын оңайлату болып табылады. Әдетте бұл контроллер жүйелік магистраль арқылы процессормен бағдарламалы басқарылады.



Әрине, жүйе жұмысын жылдамдатуға үзу ешқандай көмек көрсетпейді. Оны қолдану тек сыртқы оқиғаларға, яғни флагтың сұранысын қабылдамайды және сыртқы оқиғалардың уақытша келуіне дейін процессор қандайда бір басқа міндеттерді орындап бос болмайды.

 

 

8 –сурет. Үзуді күту



 

Жадыға тікелей кіру (ЖТК, DMA) – бұл режимнің алдыңғы қарастырған екі режимнен айырмашылығы, жүйелік шина бойынша ақпарат алмастыру процессордың қатысынсыз жүзеге асады. Қызмет көрсетуді талап ететін сыртқы құрылғы процессорға ЖТК режимінің қажет екендігі жайлы белгі береді, осы белгіге жауап ретінде процессор өзі орындап жатқан команданы тоқтатып, сұраныс жасаған құрылғыға белгі бере отырып барлық шинадан ажыратылып ЖТК режимінде алмастыруды бастайды.



ЖТК операциясы ақпаратты енгізу/шығару құрылғысынан жадыға немесе жадыдан енгізу/шығару құрылғысы арқылы алып барады. Ақпараттарды жіберу аяқталған кезде, процессор үзілген бағдарламаға қайта оралып, оны қай жерден үзді сол жерден арықарай жалғастырады. Бұл үзуді қамтамасыз ету режиміне ұқсас келеді, бірақта бұл кезде процессор алмастыруға қатыспайды. Бұл жағдайда жүйеге, процессордың қатысуынсыз жүйелік магистраль бойынша толықтай алмастыруды іске асыратын ЖТК контроллерін енгізу талап етіледі. Процессор жуықша осы жайлы ЖТК контроллеріне, оның ақпаратты қайдан алу керектігі жайлы немесе қайда орналастыру керектігі жайлы хабарлау керек. ЖТК контроллері мамандандырылған процессорлар болып есептелуі мүмкін. Өйткені оның айырмашылығы, ол өзі алмастыруға қатыспайды және де өзіне ақпаратты қабылдамайды не оны бермейді (1.9-сурет).









9 -сурет. ЖТК режиміндегі ақпараттық ағындар

 

ЖТК контроллері ЖТК режимін қажет ететін енгізу/шығару құрылғысының құрамына кіруі мүмкін. ЖТК көмегімен теориялық алмастыру, бағдарламалық алмастырумен салыстырғанда ақпаратты беру жылдамдығы біршама жылдамрақ болады. Яғни процессор ЖТК мамандандырылған контроллерге қарағанда мәліменттерді ақырын баяау береді. Әдетте тәжірбие жүзінде бұл артықшылық әрқашанда таратыла бермейді. Өйткені ЖТК режиміндегі алмастыру жылдамдығы магистральдардың мүмкіндіктеріне байланысты шектелген. Сондықтан ЖТК режимі өте сирек қолданылады.


ҚОРЫТЫНДЫ


Қазіргі кезде сұлбатехниканың мәні орасан зор. Қазіргі микросұлбатехниканың негізгі принциптерінің өзектілігі аспаптарға жаппай интегралдық сұлбалардың енгізілуіне негізделген. ИС және электрониканың басқа да құрылғыларын инженерлер, техниктер және жұмысшыларда қолданады. ИС дұрыс қолдану үшін әртүрлі электронды құрылғылардың құрылымдарын қамтитын күрделі және кеңейтілген құжаттарды қолдану қажет. Сұлбатехника қазіргі ИС да және микроэлектронды аппараттарда қолданылатын сұлбатехникалық шешімдердің шығуын түсіндіреді және жобалаушыға өз бетімен жаңа ИС типтерін өңдеуге және оның негізінде құрылғылар жасауға мүмкіндік береді.

Өңдеулерді жүзеге асыру уақытында, яғни кезеңінде бағдарлама мен операндалар (операция жүргізетін сандар) жедел жадыда орналасады. Жедел жадының тез әрекеті арифметикалық–логикалық құрылғымен өлшемдес. Арифметикалық –логикалық құрылғы өңдеулерді жүзеге асыру кезінде әрдайым жедел жадымен тұрақты түрде бірлесіп әрекет қылады. Олар аралық және соңғы нәтижелерді жедел жадыға бере отырып және басқарушы сигналдар әсерінен жүзеге асады. Жедел жадыдан ЭЕМ–нің барлық әрекетінің операндаларын алады. Өңдеулерді жүзеге асыру барысы жедел жадыда жазылған бағдарламаға сәйкес басқару құрылғысымен шығарылатын басқарушы сигналдар ықпалымен жүзеге асады.



ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР


  1. Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): учебник для вузов/№под ред. О.П.Глудкина.-М.: Горячая Линия – Телеком, 2002.-768 б.

  2. Хорвиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. –М.: Мир, 1998.-702 б.

  3. Угрюмов Е.П. Цифроваясхемотехника – СПб..: БХВ-Петербург , 2002 -512б.

  4. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учеб.пособие для ВТУЗов. СПб.: Политехника, 2006. - 855б.

  5. Ратхор Т.С. Цифровые измерения. Методы и схемотехника.- М.: Техносфера, 2004.-376 б.

  6. Дегембаева У.К., Шайхин Б.М. Электроника және аналогтық құрылғылардың схемотехникасы. Оқу құралы 5В0719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандықтары бойынша оқудың барлық түріндегі студенттер үшін, 2009.

  7. Дегембаева У.К., Шайхин Б.М. Электроника. 5В0719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникация және 5В0702 – Автоматтандыру және басқару мамандықтары бойынша оқудың барлық түріндегі студенттер үшін оқу құралы, 2009.

  8. Кондратенко С.В. Основы локальных сетей Интернет-университет информационных технологий. – ИНТУИТ.ру,2005.– 360 с.

  9. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей: Энциклопедия. - СПб.: Питер, 2000.

  10. Новиков.И., Гуржий А.Н., Жуйков В.Я. и др. Схемотехника электронных устройств. Цифровые устройства. – СПб.: БХВ – Петербург, 2004. – 512 с


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3




©emirsaba.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет