Методические указания. При изучении цифровых кодов (тема 1) необходимо обратить внимание на особенности записи двоичных чисел

При изучении цифровых кодов (тема 1) необходимо обратить внимание на особенности записи двоичных чисел, а также рациональные способы перевода чисел из одной системы в другую, в восьмеричную и шестнадцатеричную. Необходимо усвоить действия сложения и вычитания двоичных чисел, особенности записи чисел в двоично-десятичном коде, а также представление в ЭВМ положительных и отрицательных чисел.

В электронных схемах операции выполняются с помощью логических элементов (тема 2). Необходимо четко представлять таблицы истинности логических элементов, выполняющих основные логические операции: конъюнкцию, дизъюнкцию, инверсию, операции И-НЕ, ИЛИ-НЕ, исключающее ИЛИ, эквивалентность. Необходимо знать также графические изображения всех основных логических элементов, а также изучить законы алгебры логики, на основе которых выполняется синтез комбинационных устройств. В основе технической реализации логических элементов положены диодные и транзисторные приборы. В этой связи необходимо изучить построение и параметры элементов диодно-транзисторной (ДТЛ), транзисторно-транзисторной (ТТЛ) логики, а также ТТЛШ-логики, выполненной на элементах Шоттки. Современная логика реализуется на интегральных микросхемах. Необходимо знать виды их конструктивных исполнений и основные параметры.

Все возможные варианты логических элементов могут быть разделены на две группы: комбинационные и последовательностные (тема 3). Состояние первых в данный момент времени однозначно определяется лишь сигналами на входе. Сюда относятся сумматоры, шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры. Состояние вторых в каждый момент времени зависит еще от состояния, в котором они находились до прихода управляющих сигналов. К ним относятся триггеры, счетчики, регистры сдвига и памяти.

Таким образом, комбинационной схемой считается логическая схема без элементов памяти.

В классе комбинационных устройств необходимо изучить работу шифраторов, дешифраторов, мультиплексоров, демультиплексоров. Мультиплексы выполняют функции переключения, коммутации логических сигналов. В нем единственный выход подключается к одному из входов, номер которого задается двоичным кодом. Демультиплексор передает данные с одного входа на один из выходов, задаваемый двоичным адресом. Шифратор преобразует входной код в какой-либо двоичный или двоично-десятичный. Дешифратор служит для распознавания двоичных чисел, то есть преобразования двоичного кода на входе в десятичный на выходе.

В процессе освоения методов синтеза комбинационных устройств необходимо усвоить способы записи по таблице истинности проектируемого устройства дизъюнктивной (ДСНФ) и конъюктивной (КСНФ) совершенных нормальных форм, а также основные приемы синтеза с помощью карт Карно.

Триггер (тема 4) является основным последовательностным логическим устройством, на основе которого строятся счетчики, регистры памяти, запоминающие устройства. В этой связи необходимо изучить работу R-S-триггера, J-K-триггера, D-триггера, счетного триггера, знать их реализацию и таблицы истинности.

Необходимо также обратить внимание на особенности построения счетчиков, регистров памяти, сдвиговых регистров, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ).

Контрольные вопросы

1. Какие вы знаете системы счисления?

2. Что такое компактная запись двоичных чисел?

3. Как перевести десятичное число в двоичную систему счисления?

4. Как перевести число, записанное в шестнадцатеричной системе счисления, в двоичную?

5. Как перевести число, записанное в восьмеричной системе счисления, в двоичную?

6. Как перевести десятичную дробь в восьмеричную (шестнадцатеричную) систему счисления?

7. Что такое параллельный и последовательный код?

8. Как перевести десятичное число в двоично-десятичный код?

9. Что такое семисегментный код?

10. Как складываются и вычитаются числа в двоичном коде?

11. Что такое прямой и дополнительный код и когда они используются?

12. Как складываются и вычитаются числа в прямом и дополнительном кодах?

13. Назовите основные логические функции и элементы. Нарисуйте их графические обозначения.

14. Какие функции реализует последовательное и параллельное включение контактов реле?

15. Сформулируйте основные законы алгебры логики.

16. Перечислите основные элементы ДТЛ-логики. Как они построены?

17. Какой базовый элемент положен в основу ТТЛ-логики? Как он построен?

18. В чем отличие ТТЛ и ТТЛШ-логики?

19. Поясните принцип работы и схему включения МОП-транзистора с индуцированным каналом.

20. Как решается проблема «свободных входов» в микросхеме?

21. Что такое дизъюнктивная и конъюнктивная совершенные нормальные формы?

22. Нарисуйте схему R-S-триггера на стрелках Пирса. Поясните работу триггера.

23. Нарисуйте схему R-S-триггера на элементах «штрих Шеффера».

24. Что такое синхронный и асинхронный триггер?

25. Что такое статическое и динамическое управление R-S-триггером?

26. Составьте таблицу истинности J-K-триггера.

27. Для чего служат шифратор и дешифратор и где они применяются?

28. Для чего служит мультиплексор и демультиплексор?

29. Нарисуйте схему полусумматора и поясните его работу.

30. Нарисуйте схему двухразрядного сумматора и поясните его работу.

31. Нарисуйте схему четырехразрядного счетчика и поясните его работу.

32. Что такое синхронный и асинхронный счетчик?

33. Нарисуйте схему регистра сдвига и поясните его работу.

35. Поясните, какие известны запоминающие устройства, для чего они используются и чем отличаются друг от друга.

36. Какие основные блоки имеет микро-ЭВМ? Поясните их назначение.