2.6. Буквенно-цифровой код

Когда микро-ЭВМ взаимодействует с телетайпом или видеотерминалом, необходимо прибегать к коду, который одновременно включает в себя числовые и алфавитные знаки. Такие коды называются буквенно-цифровыми.

Наиболее распространен буквенно-цифровой код ASCII (произносится АСКИ) — стандартный американский код обмена информации.

В табл. 2.11 приведена выдержка 7-разрядного кода ASCII. В этот список входят 7-разрядные коды цифр, прописных букв и знаков пунктуации. Полный код ASCII включает кодирование строчных букв и признаков команд.

Таблица 2.11

Выдержка из алфавитно-цифрового кода ASCII

Символ	Код ASCII	Символ	Код ASCII	Символ	Код ASCII
Массив ! » # $ % & , ( ) * + , __ . /	010 0000 010 0001 010 0010 010 0011 010 0100 010 0101 010 0110 010 0111 010 1000 010 1001 010 1010 010 1011 010 1100 010 1101 010 1110 010 1111	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 А В С D Е F G Н	011 0000 011 0001 011 0010 011 0011 011 0100 011 0101 011 0110 011 0111 011 1000 011 1001 100 0001 100 0010 100 0011 100 0100 100 0101 100 0110 100 0111 100 1000	I J K L М N О P Q R S Т U V W X У Z	100 1001 100 1010 100 1011 100 1100 100 1101 100 1110 100 1111 101 0000 101 0001 101 0010 101 0011 101 0100 101 0101 101 0110 101 0111 101 1000 . 101 1001 101 1010

Глава 3. Основные элементы микропроцессорной техники

3.1. Логические элементы

В цифровых компьютерах информация представляется и обрабатывается с помощью электронных логических схем. Логические схемы оперируют двоичными переменными, принимающими одно из двух значений (обычно таковыми являются нуль и единица). Используемые для обработки цифровых сигналов устройства называются логическими элементами, и для их идентификации используют логические символы.

Рассказ о двоичной логике проще всего начать с простого примера, знакомого многим из вас. Представьте себе обычную электрическую лампочку, состояние которой (включена/выключена) управляется двумя выключателями, х1 и х2. Каждый из выключателей может находиться в одном из двух возможных положений, 0 или 1 (рис. 3.1, а).

Это означает, что его можно представить как двоичную переменную. Поэтому пусть имена переключателей служат и именами соответствующих им двоичных переменных. На рисунке показаны источник питания и сама лампочка. То, как выключатели будут управлять включением и выключением лампочки, зависит от соединения их проводов. Свет горит лишь в том случае, если образуется замкнутый контур, соединяющий лампочку с источником питания. Пусть условие включения лампочки представляет двоичная переменная f.

Если лампочка включена, значит, f = 1, а если она выключена, то f = 0. Таким образом, условие f = 1 указывает, что в цепи существует как минимум один замкнутый контур, а условие f = 0 означает, что замкнутого контура нет. Очевидно, что f является функцией двух переменных, х1 и х2.

Теперь давайте рассмотрим существующие способы управления лампочкой. Для начала, предположим, что она будет гореть при условии, что хотя бы один из переключателей находится в положении 1, то есть f = 1, если х1 = 1 и х2 = 0 или х1 = 0 и х2 = 1 или х1 = 1 и х2 = 1.

Соединения, реализующие этот тип управления, показаны на рис. 3.1,б. Рядом со схемой приведена представляющая эту ситуацию логическая таблица истинности. В таблице перечислены все возможные пары установок переключателей и соответствующие им значения функции f. В терминах математической логики эта таблица представляет функцию ИЛИ (OR) переменных х1 и х2.

Операцию ИЛИ обычно представляют алгебраическим знаком <+» или «» так что f = х1 + х2 = х1  х2

Мы говорим, что х1 и х2 являются входными переменными, а f — это выходная функция.

Следует указать некоторые важнейшие свойства операции ИЛИ. Прежде всего, она коммутативна, то есть х1 + х2 = х2 + х1.

Данная операция может распространятся на n переменных, так что функция f = х1 + х2 + ...+ xn принимает значение 1, если это же значение имеет хотя бы одна переменная xn. Проанализировав таблицу истинности, вы увидите, что 1 + х = 1 и 0 + х = х.

Рис. 3.1. Схемы включения электрической лампочки: лампочка, управляемая двумя выключателями (а); параллельное соединение выключателей — схема ИЛИ (б); последовательное соединение выключателей — схема И (в); соединение выключателей по схеме исключающее ИЛИ (г)

А теперь предположим, что лампочка должна загораться только в том случае, если оба выключателя находятся в положении 1. Такая схема соединения выключателей с соответствующей ей таблицей истинности показана на рис. 3.1, в. Эта схема соответствует функции И (AND), для обозначения которой используется символ <•> или «»:

f = х1•х2 = х1  х2

Вот важнейшие свойства операции И:

х1•х2 = х2• х1

1•х = х

0•х = 0

Функцию И тоже можно распространить на n переменных:

f = х1•х2 • ... • хn

Эта функция имеет значение 1 только в том случае, если все переменные х имеют значение 1. Она представляет такую же схему, как на рис. 3.1, в, в которой правда, последовательно соединено большее количество выключателей.

Последний вариант соединения выключателей также достаточно распространен. Здесь выключатели подсоединены с двух концов ступенчатого контура, так что лампочку можно включать и выключать с помощью любого из них. Это означает, что если свет включен, изменением положения любого из выключателей его можно выключить, а если свет выключен, изменением положения любого из выключателей его можно включить.

Предположим, что лампочка не горит, когда оба выключателя находятся в положении 0. Переключение же любого из них в положение 1 включает лампочку. Теперь предположим, что лампочка горит, если х1 = 1, х2 = 0. Переключение х1 в положение 0 выключает лампочку. Более того, для ее выключения можно также установить х2 в положение 1, то есть f = 0, если x1 = х2 =1. Соединение, которое реализует этот способ управления лампочкой, показано на рис. 3.1, г. Соответствующая логическая операция, представляемая символом «», называется Исключающее ИЛИ (EXCLUSIVE-OR или XOR). Приведем ее важнейшие свойства:

x1  х2 = х2  x1

1  х =

0  х = х

где обозначает функцию НЕ (NOT) от переменной х. Эта функция переменной f = имеет значение 1, если х = 0, и значение 0, если х = 1. В подобном случае мы говорим, что входное значение х инвертируется или дополняется.