- •Введение.
- •Цели и задачи дисциплины.
- •Связь с другими дисциплинами и необходимый уровень подготовки.
- •Кодирование логической и двоичной информации электрическими сигналами.
- •Характеристики электрических сигналов.
- •Простейшие логические операции и их схемотехническая реализация (диодные схемы).
- •Ттл элемент, работа схемы, основные характеристики.
- •Разновидности логических элементов и серии интегральных микросхем.
- •Соединения логических элементов и радиокомпонентов.
- •Схемотехника функциональных устройств.
- •Схемотехника последовательностных устройств.
- •Триггеры.
- •Счётчики.
- •Двоичные счетчики.
- •Недвоичные счетчики.
- •Регистры.
- •Параллельные регистры.
- •Последовательные (сдвиговые) регистры.
- •Комбинационные устройства.
- •Дешифраторы.
- •Линейный дешифратор.
- •Матричный дешифратор.
- •Пирамидальный дешифратор.
- •Дешифраторы интегрального исполнения.
- •Мультиплексор и демультиплексор.
- •Мультиплексоры интегрального исполнения.
- •Сумматоры.
- •Одноразрядные комбинационные сумматоры.
- •Многоразрядные сумматоры.
- •Последовательный многоразрядный сумматор.
- •Параллельный многоразрядный сумматор.
- •Ускоренный перенос.
- •Арифметико-логическое устройство.
- •Устройства памяти.
- •Статические элементы оперативных запоминающих устройств.
- •Запоминающий элемент на биполярных транзисторах.
- •Запоминающий элемент на полевых транзисторах.
- •Динамический запоминающий элемент оперативных запоминающих устройств.
- •Запоминающие элементы пзу.
- •Организация бис зу.
- •Построение запоминающих устройств эвм.
- •Программируемые логические матрицы.
- •Формирователи.
- •Определение интервала времени по заданным уровням сигналов в цепях первого порядка.
- •Формирователи периодических сигналов.
- •Несимметричный мультивибратор на логических элементах.
- •Формирователь фронтов (спадов) — триггер Шмитта.
- •Формирователи импульсов.
- •Формирователь на интегрирующей rc цепи.
- •Одновибратор с дифференцирующей rc цепью.
- •Одновибраторы интегрального исполнения.
- •Интерфейсные устройства.
- •Буферные устройства.
- •Передача сигналов по линиям связи.
- •Несимметричные линии связи.
- •Согласование линий связи.
- •Симметричные линии связи.
- •Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.
- •Цифро-аналоговые преобразователи (цап).
- •Цифро-аналоговый преобразователь на суммировании токов.
- •Цифро-аналоговый преобразователь на матрице r-2r.
- •Аналого-цифровые преобразователи (ацп).
- •Параллельный ацп.
- •Ацп последовательного приближения (последовательные ацп).
- •Ацп двойного интегрирования.
- •Системы индикации.
- •Индикация состояния логического элемента.
- •Индикация состояния шин.
Лекция 1.
Введение.
Современная электронная вычислительная машина (ЭВМ) ─ это сложный комплекс аппаратуры и программного обеспечения. Аппаратура состоит из нескольких конструктивно выделенных блоков: системный блок , монитор, клавиатура, мышь. Это основной набор блоков. Системный блок ─ основной блок и включает в себя несколько конструктивных элементов. Основой процессорного блока является так называемая “материнская плата” ,на которой расположены все электронные компоненты ЭВМ. Помимо “материнской” платы в системном блоке находятся: блок питания, дисковод жестких дисков, дисковод гибких дисков, основные “карты” ─ печатные платы на которых расположены контролеры периферийных устройств. Карты устанавливаются в разъёмы (слоты) подключенные к системной шине.
На материнской плате расположены все электронные компоненты, формирующие собственно персональную ЭВМ в соответствии с шинной архитектурой. Каждое электронное устройство предназначено для выполнения определенных функций. Достижение этих функций возможно с использованием различных схемотехнических решений, что хорошо прослеживается на различных поколениях персональных ЭВМ. Так, первые персональные ЭВМ строились на процессорах типов 8086, 8088 и россыпи интегральных микросхем типа ТТЛ или ТТЛШ . Современные РС строятся на наборах сверхбольших интегральных схем (СБИС).
-
Цели и задачи дисциплины.
При чтении дисциплины ставятся.
Цели:
-- научить студентов читать и анализировать работу принципиальных электрических схем блоков и узлов ЭВМ,
-- научить простейшим методам и приемам проектирования блоков и узлов ЭВМ.
Задачи:
-- ознакомить студентов с принципами построения и методами анализа простейших блоков и узлов ЭВМ (триггеры, счетчики, регистры и др.),
-- ознакомить с функциональным составом современных серий интегральных микросхем,
-- ознакомить с методами машинного схемотехнического проектирования.
-
Связь с другими дисциплинами и необходимый уровень подготовки.
Изучение дисциплины “Схемотехника ЭВМ” требует определенного уровня подготовки студента. Каждый студент должен предварительно изучить следующие дисциплины: “Электротехника”, “Электроника”, “Арифметические и логические основы ЦВМ”. По указанным дисциплинам студент должен знать основные законы и уметь применять их, знать физику работы электрических и электронных схем, знать законы алгебры логики и уметь применять их для построения логических функциональных схем.
“Схемотехника ЭВМ” является основой для изучения дисциплин: “Основы проектирования микропроцессорных устройств”, “Теория и проектирование ЭВМ”.
Лекция 2.
-
Кодирование логической и двоичной информации электрическими сигналами.
Логическое проектирование цифровых вычислительных машин(ЦВМ) широко использует методы алгебры логики, которая оперирует понятиями -- логическая переменная и логическая функция. Эти понятия, по определению, могут иметь только два значения -- истинно или ложно. С целью упрощения приняты обозначения: истинно - 1, ложно - 0.
Арифметическими основами построения ЦВМ является применение двоичной позиционной системы счисления, в которой для обозначения количеств имеются только две цифры - 0 и 1.
Таким образом, при построении ЦВМ возникает необходимость отобразить (закодировать) только два значения 0 и 1 электрическими сигналами, что существенно упрощает задачу кодирования и повышает надежность считывания и передачи информации.
Значения логических и арифметических переменных в большинстве случаев кодируются электрическим напряжением. При этом используются, в основном, две системы кодирования: потенциальная , импульсная. Потенциальная система использует для кодирования двух значений переменных различные уровни (величины) электрических напряжений. Так в ТТЛ системах для кодирования “0” используют диапазон уровней напряжения от 0В до 0,8В, а для “1” -- 2,4-5В. Диапазон напряжений 0,8-2,4В --запрещенный. Если при кодировании выбрано, что “1” отображается более высоким уровнем напряжения чем “0”, то система кодирования называется -- положительная логика, в противном случае -- отрицательная логика.
Импульсная система предусматривает кодирование “1” наличием импульса напряжения, а “0” отсутствием импульса, но считывание должно производиться в четко определенные моменты времени, при этом к импульсу напряжения не предъявляют жестких требований ни по уровню импульса ни по его длительности.