utk 010 podstawy uc, ZzZ Wszystkie lekcje [ Pobierz całość w formacie PDF ]
Podstawy działania układów cyfrowych ..............................................................................................2
Systemy liczbowe.............................................................................................................................2
Kodowanie informacji......................................................................................................................3
Informacja cyfrowa ..........................................................................................................................4
Bramki logiczne ...............................................................................................................................4
Podział układów logicznych.............................................................................................................6
Cyfrowe układy funkcjonalne ..............................................................................................................8
Rejestry.............................................................................................................................................8
Zasada działania magistrali ..............................................................................................................9
Jednostka arytmetyczno – logiczna..................................................................................................9
Budowa i działanie mikroprocesora ...................................................................................................10
Podstawy działania układów cyfrowych
Działanie układów cyfrowych oparte jest na wykorzystywaniu dwóch stanów elektrycznych tych
układów, zwanych stanem niskim (ang.
Low
– L) i stanem wysokim (ang.
High
– H). Za pomocą
tych stanów reprezentujemy informacje w układach cyfrowych. W tym celu stosuje się dwójkowy
(binarny) system liczbowy.
Systemy liczbowe
System dziesiętny
Zestaw cyfr dziesiętnych: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}
(
a
........
a
)
=
a
*
10
n
-
1
+
a
*
10
n
-
2
+
......
+
a
*
10
0
=
∑
-
=
1
a
*
10
i
n
-
1
0
D
n
-
1
n
-
2
0
i
i
0
(
425
)
=
4
*
10
2
+
2
*
10
1
+
5
*
10
0
D
System dwójkowy
Zestaw cyfr dwójkowych: {0,1}
(
a
........
a
)
=
a
*
2
n
-
1
+
a
*
2
n
-
2
+
......
+
a
*
2
0
=
∑
-
=
1
a
*
2
i
n
-
1
0
B
n
-
1
n
-
2
0
i
i
0
(
10100
)
=
1
*
2
4
+
0
*
2
3
+
1
*
2
2
+
0
*
2
1
+
0
*
2
0
B
System heksadecymalny
Zestaw cyfr heksadecymalnych: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}
(
a
........
a
)
=
a
*
16
n
-
1
+
a
*
16
n
-
2
+
......
+
a
*
16
0
=
∑
-
=
1
a
*
16
i
n
-
1
0
H
n
-
1
n
-
2
0
i
i
0
(
FF
)
=
F
*
16
1
+
F
*
16
0
B
Zadania:
Dokonać konwersji liczby 23d na liczbę binarną.
Znaleźć liczbę dziesiętną odpowiadającą liczbie heksadecymalnej 4C2h.
Zapisać liczbę binarną 1001011010b w postaci liczby heksadecymalnej.
Zapisać liczbę heksadecymalną 7CD5h w postaci binarnej.
_____________________________
UTK. Podstawy układów cyfrowych
- 2 -
n
n
n
Kodowanie informacji
Kod liczbowy
Definicja
Kodem liczbowym nazywamy taki kod, który liczbom dowolnego systemu będzie przyporządko-
wywał słowa kodowe w postaci zerojedynkowej.
Naturalny kod binarny (NKB)
Definicja
Kodem liczbowym nazywamy taki kod, który kaŜdej liczbie dziesiętnej będzie przyporządko-
wywał odpowiadającą jej liczbę binarną.
Liczba kodowana
Kod NKB
0
0000
1
0001
2
0010
3
0011
4
0100
5
0101
6
0110
7
0111
8
1000
9
1001
Kod prosty BCD (ang.
Binary Coded Decimal
)
KaŜdej cyfrze dziesiętnej przyporządkowujemy czterocyfrową liczbę dwójkową (zwaną tetradą) w
kodzie NKB.
KaŜdej cyfrze liczby dziesiętnej przyporządkowujemy jedną tetradę wykorzystując kod NKB
Przykład:
(463)
D
= ( 0100
0110
0011 )
BCD
Zadanie:
Znaleźć słowa kodu BCD odpowiadające liczbom 67d i 256d
Kod ASCII (ang.
American Standard Code for Information Interchange
)
Jest to kod słuŜący do kodowania i przesyłania tekstów pomiędzy urządzeniami cyfrowymi. Koduje
on oprócz znaków alfanumerycznych tak zwane znaki sterujące, słuŜące do sterowania transmisją i
pracą drukarki lub dalekopisu.
_____________________________
UTK. Podstawy układów cyfrowych
- 3 -
Informacja cyfrowa
Definicja
Słowem cyfrowym (binarnym) nazywamy dowolny ciąg składający się z symboli 0 i 1.
Definicja
Informacją cyfrową nazywamy informację przedstawioną (zakodowaną) w postaci słów cyfrowych.
Nazwy słów cyfrowych
Długość słowa
Oznaczenie symboliczne
Nazwa angielska
Nazwa polska
1
a
0
bit
bit
4
a
3
..a
0
nibble
tetrada
8
a
7
.....a
0
byte
bajt
16
a
15
........a
0
16-bit word, word
słowo 16-bitowe, słowo
32
a
31
....................a
0
double word, dword
podwójne słowo
64
a
63
...........................................a
0
quad word, qword
czterosłowo
Uwaga: w celu uniknięcia niejednoznaczności przy podawaniu ilości informacji ustalamy, Ŝe
skrótowe oznaczenie:
1b – oznacza 1 bit, a 1B – oznacza 1 bajt.
Na przykład 20 MB jest ilością informacji ośmiokrotnie większą niŜ 20 Mb.
W słowach informacji cyfrowej warto teŜ wyróŜnić tzw. Najstarszą i najmłodszą pozycję. Nazywa
się je odpowiednio najbardziej znaczącym bitem (ang.
MSB – most significant bit
) oraz najmniej
znaczącym bitem (ang.
LSB – least significant bit
).
a
n
-
1
.........
a
0
MSB
......
LSB
Bramki logiczne
Definicja
Zmienną logiczną nazywamy zmienną, która moŜe przyjmować jedną z dwóch wartości logicznych:
prawdę lub fałsz.
Logika prosta
Stan elektryczny Wartość logiczna
Cyfra binarna
H – high
True
1
L – low
False
0
Logika odwrócona
Stan elektryczny Wartość logiczna
Cyfra binarna
H – high
Fale
0
L – low
True
1
_____________________________
UTK. Podstawy układów cyfrowych
- 4 -
Bramka NOT
Symbol bramki NOT
1
x
y
x
y
0
1
1
0
Bramka AND
Symbol bramki AND
x
1
&
y
x
2
x
1
x
2
y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Bramka OR
Symbol bramki OR
x
1
1
y
x
2
x
1
x
2
y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
_____________________________
UTK. Podstawy układów cyfrowych
- 5 -
[ Pobierz całość w formacie PDF ]