Uvod u arhitekturu racunara-Skripta-Arhitektura racunara 1-Informatika (3), Skripte' predlog Arhitektura racunara 1. University of Belgrade

Arhitektura racunara 1

Opis: Uvod u arhitekturu racunara,Skripta,Arhitektura racunara 1,Informatika, Istorijski razvoj računara,Bulova algebra i logička kola, Minimizacija,Kombinaciona i sekvencionalana kola,Osnovne komponente računara,procesor, memorija, magistrale, ANALOGNI I DIGITALNI SIGNALI, ANALOGNI UREĐAJI, DIGITALNI UREĐAJI, Digitalna elektronika se danas posebno brzo razvija u oblasti računskih mašina, Računar je mašina koja pomaže ljudima da izvršava određene zadate instrukcije, Jezik pomoću koga ljudi komuniciraju sa računarom je mašinski jezik, KLJUČNE TAČKE RAZVOJA ARHITEKTURE RAČUNARA, Nulta generacija - mehanički računari, Gottfried Wilhelm von Leibniz, Prva generacija - elektronske cevi, Von Neumannova mašina, VAKUUMSKE CEVI, Druga generacija – tranzistori, Тranzistori, Treća generacija - integrisana kola, Integrisana kola, Integrated Circuits, IC, Četvrta generacija - vrlo visok stepen integracije, Gary Kildall, Graphical User Inte-face, GUI Show more
Prikazivanje stranica  1  -  4  -  11
Treće predavanje – Kombinaciona kola 2011
1
KOMBINACIONA KOLA
U mnogim primenama digitalne logike potrebno je koristiti kola s više ulaza i više
izlaza, kod kojih su izlazni signali jednoznačno određeni trenutnim vrednostima ulaznih
signala. Takva kola se zovu kombinaciona kola (engl. combinational circuit). Iako se
može napraviti ogroman broj različitih kombinacionih kola u praksi su se neka pokazala
kao vrlo primenjiva, tako da će ovde upravo biti analizirana neka često korišćena kola
koja se s pravom mogu nazvati standardna kombinaciona kola.
MULTIPLEKSERI
Multiplekser (u literaturi se koristi oznaka MUX) je kombinaciono kolo (mreža) sa
2n ulaza na koje se dovode binarni ignali, jednim izlazom i n upravljačkih (adresnih)
ulaza pomoću kojih se bira jedan od ulaza koji će se pojaviti na izlazu. Na slici 1 je dat
šematski prikaz multipleksera sa osam ulaza označenih sa Di, i=0,...7 i tri upravljačka
signala A, B i C.
Slika 1: Blok šema multipleksera
Upravljački signali A, B i C definišu (kodiraju) 3-bitni broj koji određuje koji će od
osam ulaznih signala biti usmeren ka logičkom kolu OR i odatle ka izlazu. Kao što se na
slici vidi, navedeni multiplakser u svojoj strukturi ima i 8 AND kola. Međutim bez obzira
na upravljačke signale, u svakom trenutku sedam od osam logičkih kola AND će uvek
dati nulu na izlazu; preostalo kolo AND daće vrednost 0 ili 1, što direktno zavisi od
vrednosti odabranog ulaznog signala. Primena i značaj multipleksera zasniva se na
njegovoj osobini da se svako kolo AND aktivira drugačijom kombinacijom upravljačkih
signala.
Kada se dodaju napajanje i uzemljenje, multiplekser se može smestili na čip sa 14
nožica pošto se multiplekseri danas izrađuju kao integrisana kola.
Primena multipleksera je višestruka tako da će ovde biti navedene samo neke.
Multiplekser može da se koristi kao paralelno-serijski pretvarač podataka. Kada se
na primer 8 bitova podataka dovede na ulaze, a zatim se upravljački signali kombinuju
tako da redom daju binarne vrednosti od 000 do 111, 8 ulaznih bitova će se na izlazu
pojavljivati serijski - jedan za drugim.
Treće predavanje – Kombinaciona kola 2011
2
Paralelno-serijski pretvarač podataka obično se koristi u tastaturi, gde se
pritiskom na bilo koji taster po pravilu definiše 7-bitni ili 8-bitni broj koji se mora
poslati preko telefonske linije bit po bit.
Zbog svoje osobine da vrši selekciju ulaznih kanala u zavisnosti od stanja ulaznih
adresa (upravljačkih signala) multipplekser je našao primenu u memoriji jer je omogućio
smaštanje informacija u određenim delovima memorije koji se prepoznaju na osnovu
binarnih adresa.
Slika 2: Multiplekser prikazan u obliku čipa
Takođe pomoću multipleksera se može implementirati funkcija većine.
[Funkcija većine
Logička funkcija većine je funkcija koja kao rezultat daje 0 ako je većina
njenih argumenata 0, dok kao rezutat daje 1 ako većina njenih argumenata ima
vrednost 1.
Tabela istinitosti za Bulovu funkciju tri promenljive:
),,( CBAfM
je data u
Tabeli 1, dok je šema kola koje realizuje navedenu funkciju data na slici 3.
Iako se svaka Bulova funkcija može potpuno opisati pomoću tabele istinitosti, kako
raste broj argumenata, tako opisivanje postaje sve nepreglednije. Umesto toga, često se
koristi drugačiji način označavanja.
Slika 3: Kolo koje realizuje funkciju većine Tabela 1: Tabela istinitosti funkcije većine
A
B
C
M
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
Treće predavanje – Kombinaciona kola 2011
3
Da bismo videli kako se on koristi, istaknimo da se svaka Bulova funkcija može
zadati tako što će se reći koje kombinacije argumenata daju rezultat 1. Za funkciju sa
slike 3 postoje četiri kombinacije argumenata pri kojima M postaje 1. Prema usvojenoj
konvenciji, iznad argumenata čija je vrednost invertovana, stavljamo crtu. Kada je nema
znači da vrednost argumenta nije invertovana. Pored toga, podrazumevano ćemo koristiti
množenje (bez operatora) ili tačku da označimo Bulovu funkciju AND, a + da označimo
OR. Imajući ovo u vidu funkciju M možemo da napišemo kao:
ABCCABCBABCAM
što predstavlja sažet način predstavljanja tabele istinitosti.
Funkcija n promenjivih se prema tome može predstaviti kao zbir od najviše 2n
“proizvoda” n promenjivih.]
Pomoću multipleksera možemo implementirati funkciju
većine sa slike 3, kao što je prikazano na slici 4. Za svaku
kombinaciju signala A, B i C bira se jedan od ulaznih signala.
Svaki ulaz je spojen ili za Vcc (logička jedinica) ili je uzemljen
(logička nula). Algoritam ožičenja ulaza je jednostavan: ulaz Di
isti je kao i vrednost u redu i tabele istinitosti. U tabeli 1 rezultati
u redovima O, 1, 2 i 4 su nule, tako da su odgovarajući ulazi
uzemljeni; rezultati u ostalim redovima su jedinice, pa se ulazi
povezuju s logičkom jedinicom. Na taj način se pomoću čipa sa
slike 2 može implementirati svaka tabela istinitosti s tri
promenljive.
Upravo smo objasnili kako se multiplekserski čip može upotrebiti za biranje jednog
od više ulaznih signala i kako se pomoću njega može implementirati tabela istinitosti.
Pored multiplesera postoji i kolo demultiplekser koje funkcioniše suprotno od
multipleksera ovo kolo jedan ulazni signal upućuje na jedan od 2n izlaza, što zavisi od
vrednosti n upravljačkih signala.
DEKODERI
Dekoder je kombinaciono kolo koje ima n ulaza i 2n izlaza pri čemu se kao ulazni
podatak prihvata n-bitni broj a zatim na osnovu njega bira samo jedan od 2n izlaza koji
postavlja na vrednost logičke jedinice. Na ovaj način svakoj reči na ulazu odgovara signal
na samo jednom izlazu tj jedna određena kombinacija ulaznih signala aktivira tačno
određeni izlaz. Na slici 5 je prikazana realizacija jednog ovakvog kola, tačnije dat je
dekoder 3/8.
Kao i multiplekseri, i dekoderi su dostupni na tržištu kao integrisana kola srednjeg
stepena integracije. Postoji vise realizacija ovog kola a neke poznatije konfiguracije su
dekoderi tipa 2/4, 3/8 i 4/16. Ime dekodera se formira tako da prvi broj označava broj
ulaznih signala a drugi broj izlaznih.
Dekoder bilo kog obima može se realizovati povezivanjem nekoliko manjih dekodera.
Tako na primer, dekoder tipa 6/64 se može konstruisati pomoću četiri dekodera 4/16 i
jednog dekodera tipa 2/4.
Slika 4: Blok šema multipleksera
koji izračunava funkciju većine
Vcc
Treće predavanje – Kombinaciona kola 2011
4
Ilustracija upotrebe dekodera:
Zamislimo malu memoriju sa osam
čipova od po 1 MB. Čip 0 ima adrese od 0 do
1 MB, čip 1 ima adrese od l MB do 2 MB itd.
Kada se od memorije zatraži sadržaj s
neke adrese, tri njena najznačajnija bita
omogućavaju biranje jednog od osam čipova.
Ta tri bita u kolu na slici 5 su tri ulazna
signala A, B i C. Zavisno od njihovih
vrednosti, na samo jednom od osam izlaza
D0, ..., D7 pojaviće se logička jedinica; na
ostalim izlazima pojaviće se logička nula.
Svaki izlaz aktivira jedan od osam
memorijskih čipova. Pošto se samo na
jednom izlazu pojavljuje logička jedinica,
aktivira se samo jedan čip.
Slika 5: Dekoder 3/8
Još neke upotrebe:
Na slici 6 je dat šematski prikaz
principa povezivanja procesora sa U/I
uređajima. Svaki U/I priključak (port)
ima jedinstveni broj tj. adresu po kojoj
se identifikuje. Kada procesor želi da
komunicira sa periferijskim uređajem on
tu adresu prosleđuje na ulaz dekodera.
Dekoder dekodira adresu i aktivira samo
jedan izlaz tj na samo jednom izlazu se
pojavljuje logički visok nivo napona, 1.
Da bi magistrala podataka prema njemu
postala otvorena potrebno je da enable
funkcija takođe bude na 1.
Enable funkcija postoji i kod
drugih kola. Ona se kao poseban ulaz
Slika 6 dovodi kako na dekoder tako i na
multiplekser i druga kola a ima funkciju da označi da li je kolo aktivno ili ne (u zavisnosti
od kola može se tačnije izdiferencirati uloga ulaza E).
Još jedna interesantna primena dekodera je za aktiviranje ispisa na digitalnim
displejima. U tu svrhu se koristi BCD/7-seg dekoder.
Docsity is not optimized for the browser you're using. In order to have a better experience please switch to Google Chrome, Firefox, Internet Explorer 9+ or Safari! Preuzmite Google Chrome