Основные сведения об электронно-вычислительной технике
ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Белгородский индустриальный колледж»
Конспект лекций
по дисциплине «Цифровая схемотехника»
основной профессиональной образовательной программы
по специальности СПО
220707 – «Системы и средства диспетчерского управления»
Разработчик:
| ОГАОУ СПО «БИК» | преподаватель | Феоктистова В.Н. | ||
| (место работы) | (занимаемая должность) | (Ф.И.О.) |
Одобрены на заседании предметно-цикловой комиссии
«Систем и средств диспетчерского управления»
Протокол № ___ от «__» ___________2013г.
Председатель предметно цикловой комиссии __________ /Касторных Л.М./
Белгород, 2013
Содержание
| Раздел 1. Арифметические основы цифровых устройств | ||
| 1.1 | Введение. Системы счисления. | |
| Виды систем счисления. Правила перевода из одной системы счисления в другую | ||
| 1.2 | Формы представления чисел. Машинные коды. | |
| Представление чисел в форме с плавающей и фиксированной запятой. Перевод отрицательных чисел в дополнительный и обратный коды. | ||
| Раздел 2. Логические основы цифровой схемотехники | ||
| 2.1 | Основные понятия алгебры логики | |
| Понятие о логической функции и цифровом устройстве. Переключательные функции одной и двух переменных | ||
| Тождества и законы алгебры логики. Понятие о минимальном базисе. Дизъюнктивные и конъюнктивные нормальные формы представления функций алгебры логики | ||
| 2.2 | Цифровые интегральные микросхемы | |
| Общие сведения о цифровых микросхемах.. Классификация и система обозначений цифровых ИМС. Параметры ИМС. Условные обозначения элементов цифровой техники | ||
| Раздел 3. Комбинационные устройства | ||
| 3.1 | Шифраторы и дешифраторы | |
| Шифратор. Назначение, функциональное обозначение, назначение выводов, таблица функционирования. Синтез шифратора. Дешифратор. Назначение, функциональное обозначение, назначение выводов, таблица функционирования. Синтез дешифратора. | ||
| 3.2 | Мультиплексоры и демультиплексоры | |
| Мультиплексор. Назначение, функциональное обозначение, назначение выводов, таблица функционирования. Синтез мультиплексора. Демультиплексор. Назначение, функциональное обозначение, назначение выводов, таблица функционирования. Синтез демультиплексора. | ||
| 3.3 | Сумматоры | |
| Организация одноразрядных сумматоров. Организация многоразрядных сумматоров Реализация сумматора на интегральных схемах | ||
| 3.4 | Программируемые логические структуры | |
| Общие сведения. Организация программируемой логической матрицы (ПЛМ). | ||
| Раздел 4. Последовательностные устройства | ||
| 4.1 | Триггеры | |
| Назначение и классификация триггеров. Асинхронные RS-триггеры. Синхронные триггеры со статическим и динамическим управлением. Двухступенчатые триггеры. | ||
| 4.2 | Регистры | |
| Назначение и классификация регистров. Функциональная схема параллельного регистра, принцип работы. Функциональная схема последовательного регистра, принцип работы, временные диаграммы | ||
| 4.3 | Счетчики | |
| Назначение и классификация счетчиков. Функциональная схема суммирующего счетчика, принцип работы, временные диаграммы. | ||
| Функциональная схема реверсивного счетчика, принцип работы. | ||
| Раздел 5. Запоминающие устройства | ||
| Назначение, классификация и параметры запоминающих устройств (ЗУ). Организация, принцип работы статических оперативных ЗУ (ОЗУ). Особенности динамических ОЗУ. | ||
| Организация, принцип работы постоянных ЗУ (ПЗУ). Репрограммируемые ПЗУ. | ||
| Раздел 6. Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи | ||
| Принцип аналого-цифрового преобразования информации, классификация и параметры ЦАП и АЦП. Функциональные схемы, принцип работы ЦАП с двоично-взвешенными резисторами, с резисторной матрицей R-2R. | ||
| Функциональные схемы, принцип работы, временные диаграммы АЦП с времяимпульсным преобразованием, с двойным интегрированием. | ||
| Раздел 7. Принципы построения вычислительных систем | ||
| Структура вычислительных систем. Назначение и взаимодействие узлов. | ||
| Назначение и классификация арифметико-логических устройств (АЛУ). Структура АЛУ для выполнения арифметических операций. | ||
| Организация устройств управления. Внутренняя и внешняя память вычислительных систем. | ||
| Раздел 8. Основы микропроцессорной техники | ||
| 8.1 | Организация функционирования микропроцессорной системы (МПС). | |
| Назначение, классификация и параметры микропроцессоров. Основные варианты их архитектуры и структуры. | ||
| Структурная схема МПС, назначение и взаимодействие узлов. Функционирование МПС при выполнении основной программы. Процедура выполнения команд. Рабочий цикл микропроцессора. | ||
| Функционирование МПС при выполнении подпрограммы и при обслуживании прерываний и исключений. Функционирование МПС режиме прямого доступа к памяти | ||
| 8.2 | Организация функционирования микропроцессора | |
| Структурная схема микропроцессора (МП), назначение и взаимодействие узлов. | ||
| Формат данных и команд. Система команд | ||
| Способы адресации. | ||
| 8.3 | Интерфейсы микропроцессорных систем | |
| Общая характеристика и классификация интерфейсов | ||
| Интерфейсные микросхемы, назначение выводов, принцип работы, параметры, примеры использования | ||
| Раздел 9. Проектирование печатных плат | ||
| Виды печатных плат и кабелей. Материалы и механическая обработка печатных плат. | ||
| Разработка чертежа печатной платы |
ВВЕДЕНИЕ
Основные сведения об электронно-вычислительной технике
Любая научная, производственная, культурная, хозяйственная и иная деятельность общества связана с обработкой информации. В настоящее время объём информационного потока так велик, что его обработку невозможно выполнить без использования средств вычислительной техники.
Классификация ЭВМ
ЭВМ можно классифицировать по многим признакам.
1) По режиму работы: однопрограммные, мультипрограммные – однопрограммные ЭВМ переходят к выполнению следующей программы только после окончания предыдущей, мультипрограммные ЭВМ предоставляют свои ресурсы тем программам, которые их могут использовать в данный момент;
2) По режимам обслуживания: ЭВМ индивидуального пользования, ЭВМ с пакетной обработкой и ЭВМ коллективного пользования. ЭВМ с пакетным режимом обработки выполняет программы, записанные ранее во внешней памяти, и пользователи не имеют непосредственного доступа к ЭВМ, т.е. программы не могут выполняться в режиме диалога. ЭВМ коллективного пользования предоставляют аппаратурные и программные ресурсы одновременно нескольким пользователям. При этом каждому пользователю выделяется терминал, с помощью которого он связывается с ЭВМ, следит за выполнением своих программ.
3) По структурному составу ЭВМ бывают однопроцессорными, многопроцессорными (работают с общим полем оперативной памяти), многомашинными (обладают повышенной надежностью и имеют избыточные резервные устройства);
4) По способу размещения: сосредоточенные, с телеобработкой (некоторые источники и потребители информации, в том числе и терминалы могут располагать на удалении от вычислительного ядра, для связи с удаленными терминалами используются каналы связи) и вычислительные сети, которые представляют собой территориально разнесенные многомашинные системы, объединенные каналами связи;
5) По способу функционирования: ЭВМ работающие в реальном масштабе времени (используются в системах управления объектом или технологическими процессами) и работающие независимо от текущего времени;
6) По назначению: управляющие, специализированные ЭВМ и ЭВМ общего пользования. Управляющие ЭВМ входят в состав специализированных систем управления - самолетных, корабельных, ракетно – космических. Специализированные ЭВМ имеют определенную проблемную ориентацию, что определяет их конфигурацию, состав аппаратных средств, набор программ операционных систем и пакетов прикладных программ.
ЭВМ общего пользования – их математическое обеспечение должно быть приспособлено для решения задач любого типа.