Skaitmeniniai elektroniniai įtaisai


Technologijų konspektas.

Skaitmeniniai elektroniniai įtaisai. Pilna teorija.


0.1. Skaitmeniniai įtaisai. Teoriškai nagrinėjant skaitmeninius informacijos apdorojimo įtaisus, diskretiniai jų signalai žymimi dvejetainiais simboliais, kurie gali įgyti loginio vieneto (1) arba loginio nulio (0) reikšmes. Jei įtaisas turi keletą įėjimų ar išėjimų, tai šie signalai reiškiami elementarių dvejetainių signalų rinkiniais:

0.2. Diskretinis laikas. Nagrinėjant skaitmeninius įtaisus, svarbi diskretinio laiko sąvoka. Įprasta laikyti, kad įtaiso darbo laikas yra suskaidytas į diskretinius intervalus, kurie kartais vadinami taktais. Pagal diskretinių laiko intervalų trukmės nustatymo būdą įtaisai skirstomi į sinchroninius ir asinchroninius. Sinchroniniams įtaisams diskretinio laiko intervalo trukmę nurodo specialus sinchronizavimo (taktavimo) signalas, o asinchroniniams įtaisams - įėjimo signalas: laikoma, kad pakitus nors vienai šio signalo skilčiai, taktas t pasibaigė ir prasidėjo kitas taktas (t+1).

Nors pereinamieji procesai, vykstantys kintant signalams, yra labai svarbu, nagrinėjant įtaisų veikimo dėsnius (algoritmus), vertinamos tik nusistovėjusios signalo reikšmės. Tokiais atvejais įprasta laikyti, kad įėjimo bei išėjimo signalai viso takto metu yra pastovūs ir kinta tik intervaluose tarp taktų.

0.3. Kombinaciniai įtaisai ir automatai. Kita svarbi skaitmeninių įtaisų skiriamoji ypatybė - ryšys tarp jų įėjimo ir išėjimo signalų. Šiuo požiūriu skaitmeniniai įtaisai skirstomi į kombinacinius įtaisus ir sekvencinius įtaisus, arba automatus.

Kombinacinių įtaisų išėjimo signalas Y={y1,y2, ..., yn} priklauso tik nuo tuo metu (nagrinėjamiems takte t ) veikiančio įėjimo signalo X = {x1, ..., xm}

Norint išsamiai apibūdinti kombinacinio įtaiso veikimą, reikia kiekvienai galimai įėjimo signalo X reikšmei nurodyti išėjimo signalo Y reikšmę. Matematiškai tokios priklausomybės užrašomos Bulio funkcijomis. Todėl šios funkcijos ir taikomos kaip matematinė kombinacinių įtaisų modelis.

Automatuose išėjimo signalo reikšmė Y takto t metu apskritai priklauso nuo visų anksčiau duotų įėjimo signalų:

Kito takto metu, davus naują įėjimo signalą X(t+1) , automatas duos kitą išėjimo signalą Y(t+1)=f(X(t+1), X(t)). Taip į kiekvieną įėjimo signalų seką (X(0), X(1), ..., X(t)) automatas reaguos atitinkama išėjimo signalų seka (Y(0), Y(1), ..., Y(t)). Todėl automatai dar vadinami sekų arba sekvenciniais įtaisais. Norint išsamiai aprašyti automato veikimą (algoritmą), reikia nurodyti kiekvieną galimą įėjimo signalų seką atitinkančią išėjimo signalų seką (automato reakciją). Kadangi apskritai įėjimų signalų sekos ilgis, tuo pačiu ir galimų skirtingų sekų skaičius, gali būti labai didelis, net begalinis, toks automato aprašymas nekonstruktyvus ir praktikoje sunkiai pritaikomas.

0.4. Automato struktūra. Automato išėjimo signalą (3) užrašysime taip:

Čia A(i) - automato atmintis, arba vidinė būsena (įprasta laikyti, kad ankstesnes signalo X reikšmes automatas įsimena pereidamas į tam tikras vidines būsenas).

Automato vidinė būsena A(t) laiko momentu t priklauso nuo visų ankstesnių signalo reikšmių pradedant taktu (t-1). Takto (t+1) metu vidinė būsena jau priklausys ir nuo signalo X(t) takto t metu.

A(t+1) = f(X(t), A(t)).(7)

Paprastai automatuose signalai X, Y, R yra daugiaskilčiai dvejetainiai. Automato vidinę būseną taip pat atitinka daugiaskiltis dvejetainio atminties bloko išėjimo signalas A={a1, a2, ..., ak}. Taigi automato loginis keitiklis yra kombinacinis įtaisas, kuris formuoja signalus Y ir R, priklausančius nuo signalų X ir A reikšmių,

Atminties blokas turi turėti atmintį arba bent pakankamą signalo vėlinimą: loginiam keitikliui. suformavus signalą R(t), atminties bloko išėjimo signalas A(t) turi išlikti nepakitęs iki takto pabaigos. (Tiksliau priešingai - kitas automato darbo taktas prasideda pakitus vidinės būsenos signalui). Taigi automato atminties blokas apskritai pats turi būti automatas. Kad toks aiškinimas nebūtų “rekursyvus” (automatui sudaryti reikalingas automatas), pažymėsime, kad automatu (įtaisu su atmintimi) tampa kombinacinis įtaisas, jei į jį įvedami grįžtamieji ryšiai: dalis jo išėjimo kanalų prijungiama prie įėjimo. Taigi bet kurioje automato schemoje turi būti grįžtamieji ryšiai, o kombinaciniams įtaisams jie nebūtini.

  • Technologijos Konspektai
  • 2016 m.
  • Lietuvių
  • 46 puslapiai (12435 žodžiai)
  • Technologijų konspektai
  • Microsoft Word 305 KB
  • Skaitmeniniai elektroniniai įtaisai
    10 - 6 balsai (-ų)
Skaitmeniniai elektroniniai įtaisai. (2016 m. Balandžio 11 d.). http://www.mokslobaze.lt/skaitmeniniai-elektroniniai-itaisai.html Peržiūrėta 2016 m. Gruodžio 04 d. 05:58