САНДЫҚ ТЕХНИКАДА ҚОЛДАНЫЛАТЫН ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІН ҰЙЫМДАСТЫРУ

Пән: Математика, Геометрия
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 40 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

ТАҚЫРЫБЫ:

«САНДЫҚ ТЕХНИКАДА ҚОЛДАНЫЛАТЫН ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІН ҰЙЫМДАСТЫРУ»

1306012 - "Радиоэлектроника және байланыс"

ОРЫНДАҒАН:

ДИПЛОМ ЖЕТЕКШІСІ:

2018 жыл

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ . . . 3

І. САНДЫҚ ТЕХНИКАДА ҚОЛДАНЫЛАТЫН ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІ

1. 1. Есептеу жүйесі . . . 4

1. 2. Есептеу жүйесінің түрлері. Бір есептеу жүйесінен екіншісіне өту жолы . . 11

1. 3. Екiлiк сандармен орындалатын арифметикалық әрекеттер . . . 16

ІІ. ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІНІҢ САНДЫҚ ТЕХНИКАДА ҚОЛДАНЫЛУЫ

2. 1. Логикалық функция және олардың түрленуi . . . 22

2. 2. Екiлiк сумматорлар және сандық компараторлар . . . 27

ІІІ. ҚОЗҒАУ РЕГИСТРІ ЖӘНЕ ТРИГГЕРЛIК ҚОНДЫРҒЫ

3. 1. Жады және қозғау регистрі . . . 31

3. 2. Триггерлiк қондырғы . . . 37

ҚОРЫТЫНДЫ . . . 41

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ . . . 42

КІРІСПЕ

Радиоэлектроника, микроэлектроника саласы қазіргі уақытта ақпаратты жинау мен түрлендіру, есептеуіш апаратурасы, автоматты және автоматтандырылған басқару, энергияны шығару және түрлендіру облыстарындағы әр түрлі мәселелерді шешудегі әмбебап және өте тиімді құрал болып табылады.

Электрониканың даму тарихы 100 жылдан астам уақытты алады. Оның алғашқы сатысы вакуумдық электрондық шамдарды ойлап табумен байланысты. Вірақ, электрондық шамдардың көптеген кемшіліктері болады, олардың тұтынатын қуаты аз әрі өлшемдері үлкен, сынғыш келеді. Электрондық шамдар қазір тек қана қуатты радиотехника саласында пайдаланылады. 1948 жылы американдық физиктер Браттейн, Бардин және Шоклидің қатты шалаөткізгіш аспап - транзисторды ойлап табуы электроника, радиотехника саласында үлкен өзгеріс әкеліп, радиоэлектрондық аппаратураны өте үнемді әрі әрі өте кішкентай етіп жасауға мүмкіндік тудырды, бұл шалаөткізгіштік траннзисторлық электрониканың дамуына әкелді. Осыдан кейін, 1960 жылдардан бастап интегралдық электроника немесе микроэлектроника саласы дамый бастады, микросхемалар пайда болды. Интегралдық микросхема (ИМС) дегеніміз - бір технологиялық процеспен жасалып шыққан, өзара электрлік қосылысы бар, ортақ корпусқа салынған, біртұтас бөлінбейтін активтік элементтер (транзисторлар, диодтар) мен пассивтік элементтерден (резисторлар, конденсаторлар, индуктивтіктер) , тұратын, функционалдық мүмкіндігі (күшейтуге, түрлендіруге, қоздыруға) бар микроэлектрондық бұйым.

Өнеркәсіптегі көптеген технологиялық объектіні басқару жүйесі құрылымын, бақыланатын шамалар туралы ақпарат бар электрлік сигналдар сәйкестігі сезгіштер арқылы өңделіп шығарылады да, іріктеліп, сүзіліп және күшейтіліп, аналогтық түрлендіргіштер арқылы цифрлық пішінге түрлендіріледі. Сосын олар микропроцессорға беріледі. Микропроцессордың орнында компьютер болуы мүмкін. Микропроцессор қалыптастырған сигналдар цифрлы-аналогтық түрлендіргіштер көмегімен аналогтық түрге айналдырылып, атқарушы механизмдерді басқаратын, тікелей объектіге әрекет ететін электрондық күштік құрылғыларға беріледі.

І. САНДЫҚ ТЕХНИКАДА ҚОЛДАНЫЛАТЫН ЕСЕПТЕУ ЖҮЙЕЛЕРІ.

1. 1. Есептеу жүйесі.

Сан түсiнiгi - математикалық сияқты ақпараттану және байланыс саласында да басты негiз.

Егер математикада сандрды өңдеу әдiстерiне көп көңiл бөлiнетiн болса, онда ақпараттану мен байланыс саласы үшiн сандарды ұсынуды пайдаланады. Себебi, тек солар ғана жадтың қажеттi қорын, жылдамдықты есептеуде жiберетiн қатенi анықтайды.

Есептеу жүйесi деп белгiлi бiр мөлшердегi таңбалардың көмегiмен сандарды өрнектеу мен жазудың жиынтығы. Есептеу жүйесi екi топқа бөлiнедi: позициялық және позициялық емес Есептеу жүйесі.

Позициялық емес есептеу жүйесiнде әрбiр цифрдық мәнi оның алатын орнына байланысты емес. Мұндай санау жүйесiнiң мысалы ретiнде римдiк жүйенi алуға болады. Осы жүйеде жазылған ХХХ санында Х цифры кез келген позицияда 10-ды бiлдiредi. Позициялық емес есептеу жүйесiнде арифметикалық әрекеттердi орындау қиын болғандықтан, позициялық есептеу жүйесi қолданылады. Позициялық есептеу жүйесiнде цифрдық мәнi оның орнына байланысты болды. Позициялық мән есептеу жүйесiнiң негiзiнде дәрежесi арқылы анықталады. Позициялық есептеу жүйесiнiң негiзi деп қолданылатын цифрлар санын айтады.

Есептеу жүйесi төртке бөлiнедi:

ондық санау жүйесi;
екiлiк санау жүйесi;
сегiздiк санау жүйесi;
оналтылық санау жүйесi.

Сандық техникада біз жоғардағы төрт есептеу жүйесінің екі түрімен, атап айтсақ екілік және оналтылық есептеу жүйесімен көбірек жұмыс жасаймыз. Төменде аталған төрт есептеу жүйелеріне қысқаша тоқталып олардың әр қайсысын жеке-жеке талдап көрейік.

Есептеу триггерлер базасында электронды есептегіш немесе қарапайым есептегіш деп аталатын цифрлық құрылғыны құруға болады. Олар есептегіш кірісіне мөлшері әдетте, параллельді код үрінде берілетін электрлі импульстердің санын есептеуге мүмкіндік береді. Есептегіштер екілік, екілік- ондық, Грей кодында және т. б. болатын есептеу модулімен және есептеу тізбегінің типімен ерекшеленеді.

Есептегіштер және бөлгіштер асинхронды және синхронды деп бөлінеді. Синхронды есептегіштерде барлық разрядты триггерлер импульстер көзінен келіп түсетін сол синхроимпульстермен параллельді синхрнонизацияланады. Асинхронды есептегіштер тізбекті синхрнонизацияланады, яғни тізбектегі әрбір келесі разрядты триггер алдынғы разрядты триггердің шығыс импульсімен синхрнонизацияланады. Асинхронды есептегіштерді кейде тізбектелген деп, ал синхронды есептегіштер - параллельді деп атайды.

Синхронды есептегіштер, өз кезегінде, параллельді - синхронды және тізбекті -синхронды болып бөлінеді. Параллельді есептегіштердің есептеу жылдамдығы асинхронды есептегіштерге қарағанда жоғары болады.

Есептегіштер, синхронизациялау әдісінен тәуелсіз, тура есептеу (қосындылау) есептегіштеріне және кері есептеу (азайтатын) есептегіштеріне бөлінеді. Сонымен қатар интегралды орындауда есептеу бағытын басқару үшін арнайы кіріс бар реверсивті есептегіштер шығарылады. Есептегіштердің разрядты триггерлері және бөлгіштері ретінде екісатылы D-триггерлері, T- және JK- триггерлері қолданылады. Өнеркәсіптегі көптеген технологиялық объектіні басқару жүйесі құрылымын, бақыланатын шамалар туралы ақпарат бар электрлік сигналдар сәйкестігі сезгіштер арқылы өңделіп шығарылады да, іріктеліп, сүзіліп және күшейтіліп, аналогтық түрлендіргіштер арқылы цифрлық пішінге түрлендіріледі. Сосын олар микропроцессорға беріледі. Микропроцессордың орнында компьютер болуы мүмкін. Микропроцессор қалыптастырған сигналдар цифрлы-аналогтық түрлендіргіштер көмегімен аналогтық түрге айналдырылып, атқарушы механизмдерді басқаратын, тікелей объектіге әрекет ететін электрондық күштік құрылғыларға беріледі.

Есептегіштер тізбек жағдайы циклді қайталанатын тізбектелген құрылғылар қатарына жатады. Есептегіштің бастапқы қалпына «қайтып келетін» импульстер санына сәйкес келетін сан есептеу модулі немесе есептеу коэффициенті деп аталады. Есептеу модулін әдетте, М немесе К _ек әріптерімен белгілейді. Мысалы, екі триггердің максималді есептеу модулі M=2 ² =4тең, үш триггердің - M = 2 ³ = 1және т. б. Жалпы жағдайда n разрядты есептегіш үшін - M = 2 ⁿ . Есептегіштің есептеу моделі жиілік бөлгішінің бөлу модулімен санды түрде сәйкес болады. Модулі 8-ге тең есептегіш жиілікті 8-ге бөлетін бөлгішті жүзеге асыруға мүмкіндік береді (қосымша схемалық шығындарсыз) . Бұл бөлгіш импульсті кіріс тізбегін 8-ге бөледі.

Сан түсiнiгi - математикалық сияқты ақпараттану және байланыс саласында да басты негiз.

Есептеу жүйесi төртке бөлiнедi:

ондық санау жүйесi;
екiлiк санау жүйесi;
сегiздiк санау жүйесi;
оналтылық санау жүйесi.

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:

47 ₁₀ =0100 0111 _2-10

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: Ондық сан

Оналтылық сан: Оналтылық сан

Екілік сан: Екілік сан

Ондық сан:

Оналтылық сан:

Екілік сан:

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

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

Байт көмегі бойынша мәндердің әртүрлі ақпаратын беруге болады:

Ешқандай белгісі толық сан (0 ден 255 дейін) ;
0 ден 99 дейінгі сан екілік-ондық кодта;
Микропроцессорлық командалардың кодтық берілуі;
Сегіз датчиктің күйі;
Көрсету үшін жеті кіші разряд қолданылатынХ 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::

Мысалы:

+16:

+16

-16:

-16

Мысалы::

Тура код

+16:

0, Х

0001

-16:

1, Х

1001

Мысалы::

Кері код

+16:

0, Х

0001

-16: 1,

1110

Мысалы::

Қосымша код

+16:

0, Х

0001

-16: 1,

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

- ондық сан:

- ондық сан

139:

139

- ондық сан:

- екілік сан

139:

10100101B

- ондық сан:

- сегіздік сан

139:

357Q

- ондық сан:

- оналтылық сан

139:

8EH немесе 0FAH

Қарастырған тақырып бойынша келесілерді есте сақтаған пайдалы:

тұрақты сандардың тура, кері және қосымша кодтары сәйкес келеді;
айнымалы санның қосымша кодын алу үшін тұрақты сан кодын терістеп және бірді қосу керек;
Санның қосымша кодын тураға түрлендіру үшін, сол ереже бойынша жүзеге асырылады, яғни тура кодты қосымша кодқа;

оналтылық сан A-F әріптерінен басталады, ассемблер тілінде жазылу кезінде сол жақтан нөлмен толықтырылады.

Регисторлардың екі түрі, сандық ақпаратты сақтауға арналған жады регистрі және сақтаумен бірге ақпаратты оңға немесе солға қозғай алатын, бірнеше тактіге кешіктіре алатын, сатылы екілік кодты параллельдіге және керсінше түрлендіре алатын қоғау регистірі болып жіктеледі.

Жады регистрі көбінесе D-триггерінде, олардың тактілерін біріктіре отырып құрады. Мысалға, сегізразрядты жады регистрінің микросұлбасы тұрақты деңгеймен (К580ИР82) тактіленеді және тактілі импульстің (К555ИР27) фронтмен (сур. 9. 1) . Бірінші микросұлба шығысынан сақталған мәліметтер ОЕ кірісінің логикалық нөлде оқылады. Әйтпесе микросұлба тұйықталмаған шығыс күйінде болады. Ақпаратты оң жақ микросұлбаға жазу тек L кірісінің логикалық нөлінде С тұрақты фронтында болады.

Рис 9. 1

Қозғау регистрі динамикалық кірісті D-триггерінде құрылады. Мысалға, сегізразрядты жады регистрінің микросұлбасы тұрақты деңгеймен (К580ИР82) тактіленеді және тактілі импульстің (К555ИР27) фронтмен (сур. 9. 1) .

Ақпаратты оң жақ микросұлбаға жазу тек L кірісінің логикалық нөлінде С тұрақты фронтында болады.

Рис. 9. 2

Қозғау регистрінің микросұлбасының ішінде(сур. 9. 3), мысалға К155ИР13 әмбебап регистр болып табылады. Жады регистрі көбінесе D-триггерінде, олардың тактілерін біріктіре отырып құрады. Мысалға, сегізразрядты жады регистрінің микросұлбасы тұрақты деңгеймен (К580ИР82) тактіленеді және тактілі импульстің (К555ИР27) фронтмен (сур. 9. 1) . Бірінші микросұлба шығысынан сақталған мәліметтер ОЕ кірісінің логикалық нөлде оқылады.

Рис. 9. 3

Сан түсiнiгi - математикалық сияқты ақпараттану және байланыс саласында да басты негiз. Есептегіштер, синхронизациялау әдісінен тәуелсіз, тура есептеу (қосындылау) есептегіштеріне және кері есептеу (азайтатын) есептегіштеріне бөлінеді. Сонымен қатар интегралды орындауда есептеу бағытын басқару үшін арнайы кіріс бар реверсивті есептегіштер шығарылады.

1. 2. Есептеу жүйесінің түрлері. Бір есептеу жүйесінен екіншісіне өту жолы.

Ондық есептеу жүйесiнегi сандарды өрнектеу үшiн 0-9 дейiнгi араб цифрлары қолданылады:0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Мыс: 234=200+30+4

2 жүздiктер разрядынан, 3 ондықтар разрядынан, 4-бiрлiктер разрядынан тұрады. Ондық жүйе позициялық болып табылады, өйткенi ондық санды жазуда цифрдың мәнi оның позициясына немесе санда орналасқан орнына байланысты. Санның цифрына бөлiнетiн позицияны разряд деп атайды. Егер 234 санын қосынды түрiнде былай жазамыз: 2*10 ² +3*10 ¹ +4*10 ⁰ Бұл жазбадағы 10-саны есептеу жүйесiн негiздеушi. Санның әрбiр цифры үшiн 10 негiздеушi цифрлың орнына байланысты дәрежеленедi және осы цифрға көбейтiледi.

Бiрлiктер үшiн - 0; ондықтар үшiн - 1, жүздiктер үшiн - 2-ге тең негiздеушi дәреже және т. с. с

Егер сан ондық бөлшек болса, ол терiс дәрежеде жазылады. Мыс: 38, 956=3*10 ¹ +8*10 ⁰ +9*10 ^-1 +5*10 ^-2 +6*10 ^-3

Компьютерде ондық емес екiлiк есептеу жүйесi, яғни екi негiздеушiсi бар есептеу жүйесi қолданылады.

Екiлiк жүйеде кез келген сан екi 0 және 1 цифрларының көмегiмен жазылады және екiлiк сан деп аталады. Екiлiк санның әрбiр разрядын (цифрын) бит деп атайды. Кез келген есептеу жүйесiнiң негiзiн осы есептеу жүйесiнде қолданылатын цифрлар санын анықтап ЭЕМ-де ақпаратты өрнектеу үшiн екiлiк жүйе қолданылады. Екiлiк жүйеде қосындыда негiздеушi ретiнде 2 санын қолданады. Мысалы, 1001, 11 екiлiк сан үшiн қосынды мына түрде болады:

1*2 ³ +0*2 ² +0*2 ¹ +1*2 ⁰ +1*2 ^-1 +1*2 ^-2

Бұл қосынды ондық сан үшiн жазылған қосындының ережесi бойынша жазылады. Екiлiк жүйенiң маңыздғы құндылығы - цифрды ұсыну ыңғайлылығы және компьютер аппаратурасының қарапайымдылығы. Екiлiк жүйенiң кемшiлiгi - мұнда санды жазу үшiн 0 мен 1 цифрлары көп қажет болады. Бұл адамның екiлiк санды қабылдауын қиындатады. Мысалы 156 ондық санының екiлiк жүйедегi түрi мынадай:10011100. Сондықтан екiлiк жүйе әдетте компьютердiң “iшкi қажеттiлiгi” үшiн қолданылады, ол адамның компьютермен жұмыс iстеуi үшiн үлкен негiздеуiшi есептеу жүйесi таңдалды.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.