Arvutid I eksamiküsimuste vastused
Eero Ringmäe
mai 2002
õj = Teet
Evartson
I Digitaalloogika
1._Mikroskeemide valmistamise
tehnoloogiad :
Bipolaarsed
tehnoloogiad:
dioodloogika:
kokku ühendatud n-p
pooljuhid lüliti avatud, kui vool kulgeb
noole suunas. Väljundvoolu hergnevustegur – dioodide arv loogikaskeemis
piiratud, kuna vastasel juhul võib ühte dioodi hakata läbima liiga
suur vool ... summa
eelnenud dioodidest * I ... vana, ei kasutata
TTL –
Transistor -Transistor
Loogika : bipolaarne transistor ... npn =
emitter-base-
collector ja pnp = emitter-base-collector ... viimane on
negatiivse loogika näide (invertor)
kolme
olekuga väljund: Enabled+x1+x2. Kui E=0, f=?
väiksema
energitarbega & kiirem kui
eelmine STTL – Shotky
TTL ... lisatud Shotky
diood , kiire lülitumisega
IIL –
Integrated Injection Logics ... suhteliselt madalam töökiirus,
suurim elemenditihedus.. TTL
modifikatsioon , milles kahe transistori
pnpnp osad kokku ühendet
ECL –
Emitter-Coupled
Logic ... väga kiire bipolaartransistoritel põhinev
loogika
Pooljuhtide
tehnoloogia : MOS –
Metal Oxide
Semiconductor n(channel)MOS transistor:
pnp poljuhid, p-p pooljuhtide vahele tekib voolu juhtiv
kanal , mis
suleb transistori, kui pinge n-pooljuhi kohal = +V = H
p(channel)MOS transistor:
npn pooljuhid, sama lugu, ainult nüüd asub
gate p- pooljuhi kohal
CMOS –
Complementary MOS ... kiire, voolutarve vaid lülitumishetkel
MOS
on
unipolaarne , energiatarve väike, suhteliselt
aeglasem , kuid
võimaldab suurt pakkimistihedust
2. Baaselemendid:
Loogikaelement
e gate – teatud
Boole 'i funktsiooni realiseeriv mikolülitus.
AND
järjestikku asetsevad lülitid
OR –
paralleelselt asetsevad lülitid
NOT
– elektromagnet, mis ühendab lahti, kui vool on ... kokku
ühendatud nMOS ja pMOS
transistorid , pnp TTL tranistor
NAND – and+inversoon
NOR
– or+
inversioon
summa-mod-2
Täielik
loogikafunktsioonide süsteem on selline, milles saab kirjeldada iga
eksisteerivat Boole'i funktsiooni. Näiteks: and-or-not või and-not
süsteem. Loogikaf.-ni superpositsioon on f.-n, milles mingi(d)
argument(id) on asendatud nende väärtust arvutavate
funktsioonidega.
3. Kombinatsioonskeem:
digitaalskeem, milles, teades sisendite väärtusi, võime väljundid
välja arvutada üheselt, väljundid on määratud üks-üheselt
sisendite väärtustega.
Järjestikskeem:
digitaalskeem, milles väljundi väärtus sõltub eelmistest,
eelnevatel diskreetse aja hetkedel I/O-s olnud väärtustest –
skeemil on mäluolek.
Positiivne
vs negatiivne loogika. Täielikult vs mittetäielikult määratud
Boole'i funktsioonid
{
LAB1 }
Enamkasutatavaid
järjestikskeeme
4.
Trigerid :
Triger on mäluelement mis säilitab 1bit informatsiooni. Qt = S + -R * Qt-1
Trigeril
on 2 stabiilset olekut 1 ja 0. Olekuks nimetatakse
trigeri väljundi
väärtust antud ajakhetkel. Sõltuvalt sisendsignaalist muudab
triger oleku vastupidiseks või säilitab endise oleku.
Sünkroniseerimine
– kui trigeriga on ühendatud
lubav sisend , mille kõrgel väärtusel
loetakse sisse uued
sisendid , toimuvad üleminekud, madalal
olekul aga on triger passiivne, säilitades oma endise oleku. Vastasel
juhul võiksid erinevate elementide ja kombinatsioonide erinevad
viited väjundit mõjutada. Esifront vs tagafront.
Ühe-
vs
kahetaktiline triger (MS-triger) – master ja
slave pool ...
kahetaktilisse on kokku ühendatud 2 trigerit, et sünkroniseerimisel
nulli haaramist elimineerida... slave lülitub esimesel taktil,
master järgneval
SR –
Set-
Reset Triger ... seadesisendiga triger
T-triger
– Toggle triger .. sisendisse impulsi andmisel muudab oleku
vastupidiseks
D –
delay triger ... säilitab
niikaua eelmise väärtuse, kuni
sisendisse antakse uus väärtus
JK –
triger –universaalsisenditega triger ... nagu SRt, ainult sisendi
11 korral, mis enne oli keelatud, muudab JK oleku vastupidiseks.
5.
Registrid :
...
hulk kokku ühendatud
trigereid .
Registrite tüübid =
trigerite tüübid.
Võimaldab
säilitada infot ühe sõna kaupa. Enamasti 8-, 16-, 24- ja
32-bitised registrid (säilitamaks sõnu 1, 2, 3, 4
Bytes ).
Nihkeregister
võimaldab infosõnu nihutada vasakule ja paremale, teisendades nii
andmeid järjestik- ja paralleelkuju vahel.
Registrit juhitakse
vastavate trigerite Set Reset käskudega. Nihkeregister RS trigeritel
Clock on kõigil ühtne.
Sisend järjestikkujul = Set , selle
inversioon = Reset, i trigeri otseväjund = i+1 Set,
inversioonväljund = i+1 Reset. Paralleellaadimisega nihkeregistrid.
6. Loendurid:
Loendur on loogikalülitus, mis
loendab sisendimpulsse. Kasutatakse
automaatikaseadmetes ja arvutitehnikas.
Realiseeritud
trigeritel, mille otseväljundist läheb läbi Enabled signaaliga
konjuktsiooni väärtus järgmise järgu sisendisse. Kui kõik
eelmised järgud = 1, peab antud järk ümber lülituma.
Sünkroonne
– mistahes kombinatsioonide vahel ülemineku
viide =
const ..
arvutitehnikas kasutusel
Asünkroonne
– ülemineku viide sõltub kombinatsioonidest
Loenduri
moodul – erinevate väljundkombinatsioonide arv ... väljundi
väärtus, mille korral alustab uuesti nullist.
Suvalise
mooduliga loendur = ntx
Grey koodi loendur, milles iga järgnev kood
on eelmise naaberkood.
Igasse sisendisse tuleb anda eelmise järgu
moodul kaks summa
iseendaga .
Reversiivne
loendur loendab nii pos. kui neg. suunas.
{LAB2}
Enamkasutatavaid
kombinatsioonskeeme
7. Summaatorid:
Summaator
on kombinatsioonskem, mis liidab arvkoode. Iga järk summeeritakse
eraldi. Lisaks sisendite väärtustele arvestatakse ka noorematest
järkudest tulevaid ülekandeid.
A ® B ® C = summa
A&B+A&C+B&C
= ülekanne
Täissummaator
arvestab ka ülekandega vanemasse järku.
Poolsummaator ei arvesta ülekandega vanemasse järku.
Lahutaja :
lahutamine = täiendkoodi
liitmine . Täiendkood ... pöördkood,
mille viimasesse järku liidetakse 1.
Liitja-lahutaja
– kui teatud lisasisendiga määratakse teostatav
operatsioon &
vastavalt sellele valitakse lahutatava operandi kood või täiendkood.
Kiire
ülekanne: paralleelülekanne, et vältida pikka viiteaega, kuni
ülekanne levib mööda järke.
generation
– ülekande tekitamine
propagation
– ülekande edasiandmine
8.
Dekooder :
Dekooder
on loogikalülitus, mis teeb kindlaks, milline kood
sisendis on,
milline sisend on aktiivne. Dekooder tunneb ära vastava kahendkoodi
& aktiveerib sellele vastava väljundi.
Sisendis
n-järguline kood, väljundis 2 astmel n-järguline kood.
Dekoodriga
saab kahendkoodi muundada koodiks, millega aktiveerida mälupesa,
juhtida segmentindikaatorit, konverteerida bindec, jne.
Koosneb
AND elementidest. Kaskaadlülitus... kõrgema taseme dekooder
aktiveerib madalama taseme dekoodrid, need omakorda väljundid, etc.
9.
Multipleksor :
Multipleksor on andmeselektor. Mitmest
andmesisendist (2n)
valitakse n juhtsisenditega välja üks, ning edastatakse see
väljundisse.
Multipleksorite
süsteemil saab piisava arvu sisendite korral realiseerida mistahes
Boole'i funktsiooni.
Laiendamiseks
nimetatakse multipleksorite
hierarhia tekitamist, milles iga järk
multipleksoreid (2x vähem, kui nooremas) realiseerib juhtsisendite
teatavat järku.
10.
Komparaator :
...
on võrdlusskeem, mis sisendisse tulevaid operande võrdleb ning teeb
kindlaks, kas esimeses sisendis olev operand on suurem (Great),
võrdne (Equal) või väiksem (Less) kui teises olev, aktiveerides
vastava väljundi.
11. Koodimuundur:
On
loogikaskeem , mis teisendab sisendkoodi mingisse teise loogikasse.
Näiteks positiivsest loogikast negatiivsesse loogikasse inversiooni
läbi.
Binary -Decimal.
Igale
sisendjärgule vastab loogikaskeem, mis toimetab teisenduse.
12. ALU:
Aritmeetika-Loogikaseadme
ülesandeks on mitmekohaliste kahendarvudega erinevate
aritmeetiliste ja loogiliste
tehete tegemine.
Tehe , mida teha, määratakse
juhtsisenditega,
operandid andmesisenditega. Iga järgu jaoks
arvutatakse väljundi väärtus iseseisvalt.
13. Üldstruktuur:
Protsessor
teostab mitmesuguseid operatsioone mälus paiknevate käskude järgi.
Protsessori koosseisu kuulub ALU,
juhtautomaat -mikroprogrammautomaat,
mitu registrit ning vahemälu.
Käsuloenduri
ülesandeks on järjestikuste käskude lugemine PC aadressi järgi.
Käsuloendur saab järgneva käsu aadressi ???-st (juhtautomaadist
arvatavasti
Kõik kommentaarid