Логические элементы ЭВМ

1. «Логические элементы ЭВМ»

«ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
ЭВМ»
ОП 02 «Архитектура аппаратных средств»

2. Понятие микропроцессора

ПОНЯТИЕ МИКРОПРОЦЕССОРА
Микропроце́ссор — процессор (устройство, отвечающее за
выполнение арифметических, логических операций и операций
управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде
одной микросхемы или комплекта из нескольких
специализированных микросхем
Элементарные функциональные блоки процессора
АЛУ
Регистры
сумматор
Логические вентили
компаратор
Логические вентили
триггеры
Логические вентили

3. АЛУ (арифметически-логическое устройство)

АЛУ (АРИФМЕТИЧЕСКИ-ЛОГИЧЕСКОЕ
УСТРОЙСТВО)
АЛУ – блок процессора, который
под управлением устройства
управления (УУ) служит для
выполнения арифметических и
логических преобразований
(начиная от элементарных) над
данными, называемыми в этом
случае операндами.
4-ех разрядное АЛУ

4. Сумматор

СУММАТОР
Сумматор - устройство,
преобразующее
информационные сигналы
(аналоговые или цифровые) в
сигнал, эквивалентный сумме
этих сигналов
Трехступенчатый сумматор

5. Регистры, триггеры, компараторы

РЕГИСТРЫ, ТРИГГЕРЫ, КОМПАРАТОРЫ
Регистр – последовательное или
параллельное логическое устройство,
используемое для хранения n-разрядных
двоичных чисел и выполнения преобразований
над ними. Основой построения регистров
являются триггеры.
Триггер – большой класс электронных
устройств, обладающих способностью
длительно находиться в одном из двух или
более устойчивых состояний и чередовать их
под воздействием внешних сигналов. Каждое
состояние триггера легко распознаётся по
значению выходного напряжения
Компаратор – сравнитель (аналоговых
сигналов)
Схема RS-триггера

6. Логические элементы

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Логический вентиль — базовый элемент
цифровой схемы, выполняющий элементарную
логическую операцию, преобразуя таким образом
множество входных логических сигналов в выходной
логический сигнал.
Логика работы вентиля основана на
битовых операциях (И, ИЛИ, НЕ) с входными
цифровыми сигналами в качестве операндов.
При создании комбинационной схемы
вентили соединяют между собой, при этом выход
используемого вентиля должен быть подключён к
одному или к нескольким входам других вентилей.
Работа вентиля, описывается таблицей
истинности, логической функцией –
показывающей зависимость выходного сигнала
от комбинации входных сигналов.
Логический вентиль
Комбинационная схема

7.

Построение таблиц истинности для логических
выражений. Св-ва логических опер.mp4

8. Таблица характеристик логических элементов

ТАБЛИЦА
ХАРАКТЕРИСТИК
ЛОГИЧЕСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ

9. Решение типовых задач

РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ
Дано: комбинационная схема, составить таблицу истинности,
логическую функцию
Применяемые правила:
1) Таблица истинности элементарных
логических элементов
2) Логические функции
элементарных логических
элементов
3) Количество комбинаций входных
сигналов определяется по формуле
N=2r,
где r- количество входных линий

10. Строим таблицу истинности

СТРОИМ ТАБЛИЦУ ИСТИННОСТИ
1) Количество комбинаций
N=2r=24=16
2) Расчет промежуточных
значений Z1(a&b), z2(c d),
3)Расчет итоговых значений
F(z1(a,b),z2(c,d)
a
b
c
d
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
2
1
Z1
Z2
F

11. Запись логических функций по таблицам истинности

ЗАПИСЬ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ПО
ТАБЛИЦАМ ИСТИННОСТИ
Правило записи логической формулы в совершенной
дизъюнктивной нормальной форме по таблице
переключений: для всех наборов переменных, на которых функция
принимает единичные значения записать элементарные
конъюнкции, инвертируя те переменные, которым соответствуют
нулевые значения. Затем конъюнкции соединить знаком
дизъюнкции.
Правило записи логической формулы в совершенной
конъюнктивной нормальной форме по таблице
переключений: для всех наборов переменных, на которых функция
принимает нулевые значения записать элементарные дизъюнкции,
инвертируя те переменные, которым соответствуют единичные
значения. Затем дизъюнкции соединить знаком конъюнкции.

12. Дано: таблица переключений, построить таблицу истинности, комбинационную схему

ДАНО: ТАБЛИЦА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЙ,
ПОСТРОИТЬ ТАБЛИЦУ ИСТИННОСТИ,
КОМБИНАЦИОННУЮ СХЕМУ
x
0
0
0
0
1
1
1
1
y
0
0
1
1
0
0
1
1
z
0
1
0
1
0
1
0
1
F
0
0
0
1
0
0
1
1
Алгоритм решения задачи:
1) Записать функцию в СДНФ
2) Построить схему
Самостоятельно: записать функцию в СКНФ, построить схему

13. Задание для внеаудиторной работы

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ
РАБОТЫ
1) проработка конспектов занятий, учебной литературы [1] §1.3
ЛИТЕРАТУРА
1) Максимов Н. В., Партыка Т.Л, Попов И. И. Архитектура ЭВМ и
вычислительных систем. М.:ФОРУМ, 2013 г.