Работа большинства устройств компьютера основана на принципах алгебры логики. В алгебре логики существует множество логических операций, но базовые логические
Скачать 92.84 Kb.
|
| Глава 1 Работа большинства устройств компьютера основана на принципах алгебры логики. В алгебре логики существует множество логических операций, но базовые логические элементы компьютера реализуют только три базовые логические операции: логическое умножение, логическое сложение и логическое отрицание. Любая другая логическая операция может быть представлена в виде комбинации трех базовых, поэтому любые устройства компьютера, производящие обработку или хранение информации (например, сумматор в процессоре, ячейки памяти в оперативной памяти) могут быть собраны из базовых логических элементов. Часть 1 Алгебра логики и базовые логические элементы компьютера. Алгебра логики Алгебра логики — раздел математической логики, в котором изучаются логические операции над высказываниями. Чаще всего предполагается, что высказывания могут быть только истинными или ложными. Истинность и ложность высказываний проверяется тремя операциями (отрицание, конъюнкция, дизъюнкция) и двумя константами (логический ноль (0) и логическая единица (1)). Отрицание – формула, позволяющая выполнить инверсию одного литерала. Конъюнкция - формула, позволяющая выполнить логическое умножение двух и более литералов. Дизъюнкция - формула, позволяющая выполнить логическое сложение двух и более литералов.1 Логический элемент «И» Логический элемент «И»(коньюктор) – элемент, выполняющий логическое умножение. Логическое умножение в языке Turbo Pascal обозначается командой and. На схемах коньюкторы обозначаются прямоугольником с двумя входами и одним выходом. На прямоугольнике написано «И» или «&» (рис.3) .Логическое умножение выполняется по таблице, приведённой ниже (А*В=С).
  Из таблицы видно, что сигнал будет пропускаться, если на оба входа подаётся сигнал. Простейшей моделью логического элемента «И» является электрическая схема, состоящая из источника тока, лампочки и двух выключателей, соединённых последовательно (рис.4). Лампочка загорится, если оба выключателя будут включены, что соответствует показаниям таблицы. Логический элемент «ИЛИ» Л   огический элемент «ИЛИ» (дизъюнктор) – элемент, вывполняющий логическое сложение. Логическое сложение в языке Turbo Pascal обозначается командой or. На схемах дизъюнкторы обозначаются прямоугольником с двумя входами и одним выходом. На прямоугольнике написано «ИЛИ» или «1» (рис.4) . Логическое сложение выполняется по таблице, приведённой ниже (А+В=С).
Из таблицы видно, что сигнал будет пропускаться, если хотя бы на один вход подаётся сигнал. Простейшей моделью логического элемента «ИЛИ» является электрическая схема, состоящая из источника тока, лампочки и двух выключателей, соединённых параллельно (рис.6). Лампочка загорится, если хотя бы один выключатель будет включен, что соответствует показаниям таблицы. Логический элемент «НЕ» Л   огический элемент «НЕ» (инвертор) – элемент, вывполняющий инверсию. Инверсия в языке Turbo Pascal обозначается командой not. На схемах инверторы обозначаются прямоугольником с с или на прямоугольнике написано «НЕ» (рис.7) . Логическое сложение выполняется по таблице, приведённой ниже (А≠В).
Простейшей моделью логического элемента «НЕ» является электрическая схема, состоящая из источника тока, лампочки и одного выключателя, соединённых параллельно (рис.8). Лампочка загорится, если выключатель не будет включен, что соответствует показаниям таблицы. Часть 2 Вообще, триггер – это важный элемент оперативной памяти, отвечающий за хранения и чтения одного бита информации. Я рассмотрю два вида триггеров, это RS-триггер и D-триггер. RS-триггер RS-триггер состоит из двух дизъюнкторов и двух инверторов. Модель этого триггера показана на рисунке 1.  Выход первого инвертора соединён со входом второго дизъюнктора, в выход второго инвертора соединён со входом первого дизъюнктора. Триггер может находится в одном из устойчивых состояний, что позволяет запоминать, хранить и считывать 1 бит информации. Чтобы записать 1 бит информации на триггер, на вход S (от англ. set – установка) должен поступить ток, напряжением 5 ватт. Затем этот сигнал 1 проходит через дизъюнктор , а затем через инвертор. Через точку соединения проводников сигнал посылается на другой дизъюнктор и инвертор. В результате на выход Q поступает сигнал 1. Таким образом, триггер будет хранить 1 бит информации Чтобы стереть информацию с триггера, на вход R (от англ. reset – сброс) должен поступить ток. Сигнал 1 проходит через дизъюнктор и инвертор. Через точку соединения проводников сигнал посылается на другой дизъюнктор и инвертор. В результате на выход Q1 поступает сигнал 1, а на выход Q поступает сигнал 0. Таким образом, триггер сотрёт информацию, записанную в нём. Если напряжение не подается на входы, то триггер будет находиться в состоянии хранения записанной в нём информации. Если напряжение подается на оба входа, то триггер, скорее всего выйдет из строя, так как такая входная комбинация запрещена. Таким образом, можно составить таблицу состояний входов и выходов RS-триггера.
Можно сделать вывод, что RS-триггер не самая надёжная модель триггеров, так как существует вероятность его случайного повреждения. Повреждение одного триггера может привести к повреждению других триггеров, что может привести к выходу из строя оперативной памяти.2 Существует триггер, который почти не отличается от RS-триггера, но является более надёжной моделью триггеров. Это D-триггер. Часть 3 D-триггер Строение D-триггера отличается от строения RS-триггера наличием дополнительных двух пар дизъюнктора и инвертора (рис. 2). Они нужны для того, чтобы триггер не вышел из строя.  Два дополнительных дизъюнктора соединены проводниками с присоединённым к нему входом, на который не подаётся ток, чтобы не допустить повреждения триггера. Далее, первый дополнительный инвертор соединён со входом первого основного дизъюнктора, выход первого основного инвертора соединён со входом второго основного дизъюнктора. Аналогично, второй дополнительный инвертор соединён со входом второго основного дизъюнктора, выход второго основного инвертора соединён со входом первого основного дизъюнктора.Чтобы записать информацию на триггер, на вход S подаётся сигнал 1. Далее он проходит через дизъюнктор и инвертор, затем сигнал передаётся на основную часть триггера, проходя через дизъюнктор , а затем через инвертор. Через точку соединения проводников сигнал посылается на другой дизъюнктор и инвертор. В результате на выход Q поступает сигнал 1. Таким образом, триггер будет хранить 1 бит информации. Чтобы стереть информацию с триггера, на вход R триггера подаётся сигнал 1. Он проходит через присадочную часть триггера, затем на основную часть триггера, проходя через дизъюнктор и инвертор. Через точку соединения проводников сигнал посылается на другой дизъюнктор и инвертор. В результате на выход Q1 поступает сигнал 1, а на выход Q поступает сигнал 0. Таким образом, триггер сотрёт информацию, записанную в нём. Вход, на который не подаётся сигнал (между S и R входами) нужен для того, чтобы триггер не вышел из строя. Сигнал попавший в первый дополнительный дизъюнктор преобразуется и попадание сигнала 1 на оба входа в основной триггер одновременно становится невозможным. Таким образом, можно составить таблицу состояний входов и выходов D-триггера.3
Часть 4 Регистр оперативной памяти компьютера Регистр - последовательностный операционный элемент, предназначенный для хранения и (или) преобразования многоразрядных двоичных чисел. Регистр состоит из набора триггеров, число которых равно макс. разрядности хранимых чисел. П  ростейший регистр - регистр с параллельным вводом информации. Схему и графическое обозначение 4-разрядного регистра на D-триггерах на рис. 9. Параллельный двоичный 4-разрядный код поступает на информационные. входы D1, . . ., D4 всех триггеров и записывается в регистр по приходу синхроимпульса С. В промежутках между синхроимпульсами происходит подготовка новой входной информации, а её смена в регистре осуществляется по очередному синхроимпульсу. Такие регистры в основном используются в системах оперативной памяти. По приходу синхроимпульса С в первый триггер записывается код (О или 1), находящийся в этот момент на его D-входе. Каждый следующий триггер по этому же синхроимпульсу переключается в состояние, в котором в этот момент находился предыдущий триггер. Это происходит потому, что выходное состояние триггера изменяется с некоторой задержкой относительно фронта синхроимпульса, равной времени срабатывания триггера. Следовательно, при последовательном соединении триггеров каждый синхроимпульс сдвигает код числа в регистре на один разряд, и поэтому для записи n-разрядного кода требуется п синхроимпульсов. Например, в регистр вводится двоичный 4-разрядный код 1011. По 1-му синхроимпульсу в 1-й триггер записывается единица старшего разряда. По 2-му синхроимпульсу эта единица перепишется с выхода 1-го на выход 2-го триггера, а в 1-й триггер запишется нуль (следующий разряд кода). Таким же образом после прихода 4-го синхроимпульса в регистре окажется записанным число Q4-1. Q3-0, Q2-1. Q1-1. Дo прихода следующего импульса последовательно введённый 4-разрядный код будет храниться в регистре в виде параллельного кода, который можно считывать с выходов Q4, . . ., Q1.4Таким образом, можно сделать вывод о том, что работа триггеров и регистра оперативной памяти компьютера построена с помощью алгебры логики и логических элементов, выполняющих различные операции: конъюнкцию(логический элемент «И» или логическое сложение), дизъюнкцию(логический элемент «ИЛИ» или логическое умножение) и инвертирование(логический элемент «НЕ») 1 Алгебра логики – Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%EB%E3%E5%E1%F0%E0_%EB%EE%E3%E8%EA%E8. Ссылка действительна на 01.12.2012 2 Информатика и ИКТ. Профильный уровень : учебник для 10 класса / Н. Д. Угринович.-7-е изд.-М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. 3 Триггер – Википедия http://ru.wikipedia.org/wiki/%D2%F0%E8%E3%E3%E5%F0. Ссылка действительна на 01.12.2012. 4 Логические схемы – Физическая энциклопедия. http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1975.html. Ссылка действительна на 01.12.2012. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | «Логические законы и правила преобразования логических выражений» Основы логики и логические основы компьютера в профильном курсе «Информатика и икт» / Разработка уроков. Автор-составитель Войтикова... | | 2. Основы логики и логические основы компьютера Основы логики. Основные... Информационные процессы в живой природе, обществе и технике: получение, передача, преобразование, хранение и использование информации.... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Тема урока: Основы алгебры логики. Логические выражения. Составление таблиц истинности логических выражений |  | «Основные логические элементы» Данный урок является частью темы «Алгебра логики». Необходимость изучения данной темы обусловлена значением переключательных схем... |
| Тематическое планирование по информатике в 11 классе, Угринович Н.... Знать законы алгебры логики, логические выражения; логические операции, функции, элементы | | Данного реферата «Основы логики и решение логических задач». Выбор... При решении различных олимпиадных задач, даже в 5-6 классе, можно часто встретиться с логическими задачами. Существует много способов... |
| «Волшебный компьютер» (35 часов) Свойства информации. Язык представления информации. Кодирование информации. Основные понятия логики. Понятие графов. Устройство персонального... | | Рабочая программа разработана на основе государственного образовательного... Знать законы алгебры логики, логические выражения; логические операции, функции, элементы |
| Тест по теме: «Основы логики» (11 класс) Какая из логических операций не является базовой? Областное государственное бюджетное учреждение «Белгородский региональный центр оценки качества образования» | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель: изучить законы логики, формировать умение применять логические законы при упрощении логических выражений |
| Исследовательская работа «Влияние лунных фаз на рост, развитие и урожайность редиса и свеклы» Новое время (индуктивная логика, гипотетико-дедуктивный метод); возникновение математической логики в сер. 19 века. Соотношение традиционной... | | 1. «Совершенные дизъюнктивные нормальные формы (сднф) и совершенные... Логика – это наука о законах мышления. Это одна из древнейших наук. Основные законы логики были сформулированы еще древнегреческим... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Логическим выражением называется совокупность констант, переменных, арифметических и логических функций, знаков математических и... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Мотивы, которые побудили выбрать тему «Алгебра логики и логические элементы персонального компьютера» для создания данного комплекса... |
| «Основы логики» Цель урока: сформировать у учащихся понятие форм мышления, сформировать понятия: логическое высказывание, логические величины, логические... | | Конспект урока Тема: Алгебра логики. Решение задач с элементами алгебры логики Планируемый результат: учащиеся решат задачу на движение, используя ос решения текстовой задачи, продемонстрируют уровень усвоения... |
