Układy Cyfrowe.pdf

(288 KB) Pobierz
Microsoft Word - Układy Cyfrowe
URZ Ą DZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ
dla kierunku
grafika - tryb zaoczny
opracował: Krzysztof OSET
TYLKO DO U Ż YTKU WEWN Ę TRZNEGO
Wydanie 1. Czerwiec 1999.
K. OSET: URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ dla kierunku grafika - tryb zaoczny. TYLKO DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO!
SPIS TRE Ś CI:
1. PODSTAWY TEORII UKŁADÓW CYFROWYCH. ...............................................................................................3
1.1. S YSTEMY LICZBOWE . ................................................................................................................................................3
1.2. K ODY . .....................................................................................................................................................................3
2. UKŁADY KOMBINACYJNE. ....................................................................................................................................5
2.1. F UNKTORY LOGICZNE ( BRAMKI ). ..............................................................................................................................5
2.2. K ODERY I DEKODERY . ..............................................................................................................................................6
2.3. M ULTIPLEKSERY I DEMULTIPLEKSERY . .....................................................................................................................7
3. UKŁADY SEKWENCYJNE........................................................................................................................................8
3.1. P RZERZUTNIKI . ........................................................................................................................................................8
3.2. L ICZNIKI . .................................................................................................................................................................9
3.3. R EJESTRY . .............................................................................................................................................................11
4. UKŁADY ARYTMETYCZNE. .................................................................................................................................12
4.1. A RYTMETYKA BINARNA . ..........................................................................................................................................12
4.2. U KŁADY REALIZACJI ARYTMETYKI . ..........................................................................................................................12
5. TECHNOLOGIA TTL I CMOS................................................................................................................................14
6. MIKROPOROCESORY. ...........................................................................................................................................16
6.1. B UDOWA MIKROPROCESORA . .................................................................................................................................16
6.2. R ODZINA MIKROPROCESORÓW . ..............................................................................................................................17
7. UKŁADY PAMI Ę CI...................................................................................................................................................18
7.1. P AMI Ę CI RAM. ......................................................................................................................................................18
7.2. P AMI Ę CI ROM. .....................................................................................................................................................20
8. FUNKCJE OBUDOWY KOMPUTERA KLASY PC. ............................................................................................21
8.1. Z ASILACZ . ..............................................................................................................................................................21
8.2. S TANDARDY I ZŁ Ą CZA TRANSMISJI . .........................................................................................................................22
9. FUNKCJE PŁYTY GŁÓWNEJ. ...............................................................................................................................23
9.1. M AGISTRALE . ........................................................................................................................................................23
9.2. BIOS - FUNKCJE . ...................................................................................................................................................23
9.3. K ONTROLER FDD. ................................................................................................................................................24
9.4. K ONTROLER EIDE I INTERFEJS ATAPI. ..................................................................................................................24
9.5. K ONTROLER I INTERFEJS SCSI. ..............................................................................................................................25
10. PAMI Ę CI MASOWE.............................................................................................................................................26
10.1. N AP Ę DY FDD. .......................................................................................................................................................26
10.2. N AP Ę DY SPECJALNE . ..............................................................................................................................................26
10.3. D YSKI HDD. .........................................................................................................................................................27
10.4. CDROM I DVD. ...................................................................................................................................................27
11. MONITORY. ..........................................................................................................................................................29
11.1. M ONITORY CRT. ...................................................................................................................................................29
11.2. M ONITORY LCD. ...................................................................................................................................................30
12.
KARTY GRAFICZNE...........................................................................................................................................30
13.
KARTY D Ź WI Ę KOWE. .......................................................................................................................................32
14.
DRUKARKI PLOTERY I SKANERY.................................................................................................................33
15.
LITERATURA. ......................................................................................................................................................34
Strona 2 z 34
345339431.017.png
K. OSET: URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ dla kierunku grafika - tryb zaoczny. TYLKO DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO!
1.
PODSTAWY TEORII UKŁADÓW CYFROWYCH.
Człowiek posługuje si ę w ż yciu codziennym systemem dziesi ę tnym. My ś li w ten sposób, poniewa ż jest tak
uwarunkowany od urodzenia (np. posiada dziesi ęć palców u r ą k). Maszyna te ż jest uwarunkowana „genetycznie” tzn.
działa lub nie. Technika cyfrowa to dział technologii, umo ż liwiaj ą cy przetwarzanie danych przez urz ą dzenia wykonawcze.
Kiedy ś były to elementy mechaniczne, dzi ś elektroniczne, a konkretnie przyrz ą dy półprzewodnikowe. Oznacza to, ż e
maszyna (jako niezbyt inteligentna) powinna mie ć mo ż liwo ść rozró ż nienia jak najprostszej postaci informacji. Najmniejsz ą
liczb ą kombinacji jest 2 i ten system (dwójkowy lub binarny) przyj ą ł si ę jako "j ę zyk" wewn ę trzny maszyny. A co to s ą
systemy liczbowe – o tym za chwil ę .
1.1.
Systemy liczbowe.
Có ż oznacza system dziesi ę tny ? Po prostu - liczby przedstawione s ą za pomoc ą cyfr - tzn. symboli, które mog ą
przyj ąć 10 ró ż nych postaci. Np. liczba 1367 oznacza:
´
+
´
+
´
+
´
1
2
1
2
0
2
1
2
3
2
1
0
Inaczej mo ż na powiedzie ć , ż e podstaw ą pot ę gi wagi pozycji cyfry jest 10 . Analogicznie liczba przedstawiona w systemie
dwójkowym (binarnym) jako 1101 oznacza:
1
´
10
3
+
3
´
10
2
+
6
´
10
1
+
7
´
10
0
Człowiek zrozumie warto ść liczby jedynie po wykonaniu powy ż szego równania, co daje 13. Jednak maszynie to wystarcza.
Dla systemu binarnego podstaw ą pot ę gi wagi pozycji cyfry jest 2 , a cyfra przyjmuje jedn ą z dwóch kombinacji 0 lub 1. Ta
podstawowa informacja to bit (ang. bit) . Ilo ść pozycji przekłada si ę na mo ż liw ą ilo ść kombinacji liczby. Wyra ż a si ę ona
wzorem:
L
=
2
n
k
gdzie: n - ilo ŚĆ pozycji
Przyj ę to wystarczaj ą c ą (na pocz ą tku) ilo ść kombinacji dla rozró ż nienia podstawowej liczby polece ń operatora (na styku
człowiek - maszyna) na 256. Jest to odpowiednik 8 pozycji binarnych. Tak te ż przyj ę ło si ę t ę liczb ę pozycji okre ś la ć jako
bajt (ang. byte) informacji. Poniewa ż ilo ść informacji przetwarzanej przez dzisiejsze komputery jest coraz wi ę ksza, stosuje
si ę wielokrotno ś ci bitu i bajtu. I tak:
·
1 kilobit [1 kb] = 1024 bity[1024 b]
w przypadku okre Ś lenia np. pojemno Ś ci pami Ę ci, ale
·
1 kilobit/sekund ę [1 kb/s] = 1000 bitów/sekund ę [1000 b/s] w przypadku okre Ś lenia np. pr Ę dko Ś ci transmisji,
·
1 kilobajt [1 kB] = 1024 bajty [1024 B],
·
1 megabajt [1 MB] = 1024 kB = 1048576 B,
·
1 gigabajt [1 GB] = 1024 MB = 1048576 kB = 1073741824 B,
i tak dalej.
1.2.
Kody.
Co to jest kod? Kojarzy si ę z powie ś ciami Alistar’a Mc Lane’a i nie ma w tym przesady – jest to przedstawienie
informacji w sposób zrozumiały jedynie dla wtajemniczonych. Je ż eli przedstawienie ci ą gu liczb w postaci:
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
jest zrozumiałe dla wszystkich ludzi (no, mo ż e prawie wszystkich), to przedstawienie tego ci ą gu jako (spróbujmy w
słupku):
Strona 3 z 34
345339431.018.png
K. OSET: URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ dla kierunku grafika - tryb zaoczny. TYLKO DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO!
000
001
010
011
100
101
110
111
jest zrozumiałe jedynie przez Matematyków, Informatyków, Elektroników, Automatyków i przedstawicieli zawodów
pochodnych oraz, co było zało ż eniem twórców komputerów, przez t ę „głupi ą ” maszyn ę . Powy ż szy ci ą g liczb
przedstawiony został w tzw. naturalnym kodzie dwójkowym . Je ż eli, po pewnej wprawie, rozró ż nienie liczb w zakresie
binarnym 0000 – 1111 nie powinno stanowi ć problemu dla przeci ę tnego człowieka, to zapami ę tanie i okre ś lenie warto ś ci
dziesi ę tnej liczby binarnej – na przykład: 11010010110000111011001000101101 mo ż e by ć zarówno oznak ą geniuszu jak i
podejrzeniem o oszustwo. Człowiek musi na ka ż dym kroku ułatwia ć sobie ż ycie, wi ę c stworzył nowy kod. Porównuj ą c
reprezentacje liczb w kodach binarnym i dziesi ę tnym w zakresie 0 – 15 dostrzegamy potrzeb ę zast ą pienia cyfr powy ż ej 9
jakim ś jednym znakiem (10 – to ju ż liczba). I tak powstał kod „jeden z szesnastu” czyli kod heksadecymalny . Przedstawia
on liczby z zakresu 0 – 15 w postaci znaków 0 – 9 oraz liter A, B, C, D, E, F :
Kod dziesi ę tny
Kod binarny
Kod heksadecymalny
0
0000
0
1
0001
1
2
0010
2
3
0011
3
4
0100
4
5
0101
5
6
0110
6
7
0111
7
8
1000
8
9
1001
9
10
1010
A
11
1011
B
12
1100
C
13
1101
D
14
1110
E
15
1111
F
I tak zacytowana powy ż ej liczba 11010010110000111011001000101101 mo ż e by ć podzielona na grupy czteropozycyjne,
zamienione na reprezentacje w kodzie heksadecymalnym:
11010010110000111011001000101101
1101 0010 1100 0011 1011 0010 0010 1101
D2C3B22D
Czy ż nie łatwiej zapami ę ta ć ? Z liczeniem byłby wi ę kszy kłopot, ale od tego jest maszyna. Mo ż na mie ć , po poznaniu
powy ż szych kodów, dylemat: czym ró ż ni ą si ę liczby: 101, 101 oraz 101. To nie ż art. Musimy rozró ż ni ć zapis kodowy
liczby, i tak piszemy:
101,
je ś li jest to liczba w kodzie dziesi ę tnym ( = 101 ),
101B,
je ś li jest to liczba w kodzie binarnym ( = 5 ),
101H,
je ś li jest to liczba w kodzie binarnym ( = 17 )
Strona 4 z 34
345339431.019.png 345339431.020.png 345339431.001.png 345339431.002.png
K. OSET: URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ dla kierunku grafika - tryb zaoczny. TYLKO DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO!
Powy ż sze kody s ą dobre, je ś li chcemy wprowadza ć dane za pomoc ą przeł ą czników reprezentuj ą cych stan 1 i 0, ale czy ż
nie lepiej wykorzysta ć stary wynalazek – maszyn ę do pisania ? Trzeba tylko zakodowa ć wi ę cej ni ż szesna ś cie znaków –
cyfry, litery małe i du ż e, znaki arytmetyczne, specjalne (np. $, %). Przyj ę to, ż e wystarczy 256 (mo ż e dla Amerykanów),
lecz znaki narodowe, charakterystyczne dla ka ż dego pa ń stwa przewy ż szały wymaganiami ten standard, zwany kodem
ASCII i dlatego te ż nale ż ało wprowadzi ć strony kodowe , „podmieniaj ą ce” zestawy liter i znaków specjalnych. Problem
pozostawał nie rozwi ą zany do dzi ś – trudno było pisa ć w kilku j ę zykach na raz, w jednym programie, a lekarstwem na to
jest zestaw znaków w standardzie UNICODE .
2.
UKŁADY KOMBINACYJNE.
Układami kombinacyjnymi nazywamy te elementy techniki cyfrowej, dla których dana kombinacja stanów
wej ś ciowych (argumentów funkcji) okre ś la w sposób jednoznaczny kombinacj ę sygnałów wyj ś ciowych. Nale żą do nich:
¨
bramki,
¨
kodery i dekodery,
¨
multipleksery i demultipleksery
2.1.
Funktory logiczne (bramki).
Podstawowe bramki spełniaj ą wszystkie podstawowe funkcje algebry Boole’a oraz dodatkowe, ułatwiaj ą ce syntez ę
układów. Nale żą do nich:
BRAMKA NOT (NIE)
A
Y
A
Y
0
0
0
0
BRAMKA AND (I)
A
B
Y
A
0
0
0
Y
0
1
0
B
1
0
0
1
1
1
BRAMKA OR (LUB)
A
B
Y
A
0
0
0
Y
0
1
1
B
1
0
1
1
1
1
BRAMKA NAND (NIE-I)
A
B
Y
A
0
0
1
Y
0
1
1
B
1
0
1
1
1
0
BRAMKA NOR (NIE-LUB)
A
B
Y
A
0
0
1
Y
0
1
0
B
1
0
0
1
1
0
Strona 5 z 34
345339431.003.png 345339431.004.png 345339431.005.png 345339431.006.png 345339431.007.png 345339431.008.png 345339431.009.png 345339431.010.png 345339431.011.png 345339431.012.png 345339431.013.png 345339431.014.png 345339431.015.png 345339431.016.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin