Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
23.Раскройте понятия «комбинационная схема» (КС), «последовательностная схема». Объясните две модели цифровых автоматов с памятью. Объясните особенности функционирования абстрактных автоматов, автоматов Мура и Мили.
В компьютерах преобразование информации выполняется логическими схемами, которые подразделяются на 2 класса:1) Комбинационные схемы или автоматы без памяти. 2) Последовательностные или автоматы с памятью.
Комбинационная схема(КС)-это схема в которой результат преобразования (выходные сигналы),зависит только от комбинации сигналов поданных на ее входы в данный момент времени.
КС задана полностью если известен закон ее функционирования, описываемый системой ПФ.
Последовательностная схема состоит из логических и запоминающих элементов(триггеров).
Значения выходных сигналов последовательностных схем зависят как от текущих значений входных сигналов так и от значений входных сигналов, поступавших на схему в предыдущие моменты времени(такты).
Используются 2 модели цифровых автоматов с памятью:1) структурная модель- служит для построения схемы автомата из логических элементов и триггеров функцию устройства управления
2)Абстрактная модель- применяется при теоретическом построении автоматов.
Абстрактным автоматом называют дискретный преобразователь информации с конечным входным алфавитом Z, с конечным выходным компонентом W, конечным множеству внутренних состояний и двумя характерными функциями
Автоматы Мура и Мили
Под законом функционирования понимается совокупность правил , описывающих последовательность переключения состояний автомата и последовательность выходных сигналов в зависимости от последовательности входных сигналов.
В зависимости от способа определения значений выходных сигналов различают 2 типа автомата: автоматы Мура описываются системой уравнений.В автоматах Мура выходной символ не зависит явно от входного символа z(t), а определяется внутренним состоянием автомата в момент времени t.
Автоматы Мили описываются системой уравнений. В Автомате Мили выходной сигнал в момент времени t зависит как от А в момент t , так и от Z в в момент t.
24.Объясните понятия «минимальная форма представления ПФ», «минимизация», «тупиковая форма представления ПФ». Объясните порядок минимизации методом последовательного исключения переменных. Приведите пример.
Минимальной формой представления ПФ называют такую форму, которая не допускает больше никаких упрощений. Процесс упрощений ПФ с целью получения минимальной нормальной формы(нормальной) называют минимизацией. При минимизации исходят из требования минимальной затраты оборудования т.к каждой элементарной логической функции соответствует определенный физический элемент.
Рассмотрим метод последовательного исключения переменных с помощью законов и тождеств алгебры-логики. Наиболее часто для минимизации этим методом используют правило склеивания и поглощения. В результат е остаются конъюнкции, которые между собой не склеиваются.
Конъюнкция которая не склеивается ни с какой другой конъюнкцией называется простой импликантой. Минимизация ПФ с большим числом переменных этим методом является задача сложной, т.к не всегда можно получить минимальную форму. Возможно получение тупиковой формы , то есть такой, которая больше не упрощается , но не является минимальной.
Порядок исключения переменных
25.Объясните порядок минимизации методом карт Карно-Вейча. Приведите пример.
Метод карт Карно-Вейча удобен для минимизации ПФ, содержащих обычно не более 4 переменных.
Диаграмма Вейча имеет вид прямоугольника, разбитого на 2n Клеток, где n- число переменных ПФ. Каждой клетке диаграммы ставится соответствие определенная конъюнкция, причем конъюнкции в соседних клетках(в строке или в столбце) должны отличатся не более чем значением 1 переменной. Кроме того соседними на диаграмме являются так же крайние(левая и правая) конъюнкции в 1 строке и нижняя и верхняя конъюнкция в 1 столбце. В результате любые 2 соседние в строке или столбце конъюнкции склеиваются по соответствующей переменной
Для минимизации в ПФ приводится к СДНФ, после чего заполняется диаграмма Вейча для n-переменных, при этом в соответствующую клетку диаграммы записывается 1 если ПФ на данном наборе аргументов равна 1. Остальные клетки остаются пустыми.
В заполненной диаграмме обводят прямоугольными контурами клетки с единицами по следующим правилам: 1) Внутри контурами должны быть клетки только с единицами. 2) Количество клеток с единицами в контуре равно 2n , где n=0,1,2……. , то есть равно 1,2,4,8,16 и тд.
3) Единицы в крайних клетках 1 столбца или 1 строки могут включаться в 1 контур.
4) Каждый контур должен включать как можно большее число клеток с единицами, а общее число контуров должно быть как можно меньше.
После чего записывают минимальную ДНФПФ в виде дизъюнкции простых импликант, описывающих эти контуры.
В такие импликанты включаются такие переменные, которые во всех клетках контура имеют или только прямое, или только инверсное значение.
27.Объясните понятие «синтез». Перечислите последовательность этапов синтеза КС. Приведите пример.
Синтез-это проектирование схемы, реализующей заданный закон ее функционирования.
Последовательностьэтаповсинтеза КС
Пример
28.Дайте определение дешифратору (ДС). Изобразите УГО ДС. Опишите назначение, принцип функционирования ДС, связь между количеством входов и выходов. Синтезируйте ДС на 3 входа.
Дешифраторы(ДС)-это логическая схема, предназначенная для преобразования n разрядного двоичного года в 1 управляющий сигнал. Количество входов n и выходов N ДС связано формулой N=2n.
В компьютерах ДС используется для расшифровки кода адреса и кода команды.
Выходы ДС имеют нумерацию, совпадающую с десятичным представлением двоичного числа(на пример если на входе код 101,тогда единичный сигнал будет только на 5 выходе ДС).Для схемной реализации ДС необходимо иметь N-схем и с числом входов равных числу входов n ДС.
Синтезируемдсна 3 входа
|
X1 X2 X3 Y0Y1Y2Y3 Y4Y5Y6Y7 |
|
0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 |
|
0 0 10 1 0 0 0 0 0 0 |
|
0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 |
|
0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 |
|
1 0 10 0 0 0 1 0 0 0 |
|
1 0 00 0 0 0 0 1 0 0 |
|
1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 |
|
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 |
29.Дайте определение шифратору. Изобразите УГО шифратора. Опишите его назначение, принцип функционирования. Синтезируйте десятивходовой шифратор.
Шифратор- это узел цифровой техники, преобразующий десятичный код в двоичный код.
Рассмотрим принцип построения десяти входового двоичного шифратора, закон функционирования которого зада
30.Дайте определение мультиплексированию, мультиплексору. Изобразите УГО мультиплексора. Опишите его назначение, принцип функционирования, связь между количеством информационных и адресных входов. Синтезируйте мультиплексор на 4 информационных входа.
Принцип передачи информации от нескольких независимых источников в один приемник или в один информационный канал называется мультиплексированием, а узлы, осуществляющие этот принцип передачи информации называется мультиплексорами.
Каждому из информационных выходов D-итое мультиплексора присваевается номер-адрес. При подаче страбирующего сигнала С мультиплексор подключает один из входов, адрес которого задается на адресных А-итое входов, к выходу. Таким образом подавая на адресные входы адреса информационных входов можно передавать параллельные n-разрядные коды с этих входов на выход Q в последовательном код.
Мультиплексоры- это узлы, преобразующие параллельные цифровые коды в последовательные. Число информационных входов n и адресных входов m связаны соотношением n=2m.
При С=0 связь между информационными входами и выходом отсутствует(Q=0).
31.Дайте определение демультиплексору. Изобразите УГО демультиплексора. Опишите его назначение, принцип функционирования, связь между количеством адресных входов и выходов. Синтезируйте мультиплексор на 4 выхода.
Демультиплексеры- это узлы, осуществляющие преобразование информации из последовательной формы в паралелльную.
Демультиплексор имеет 1 информационных вход D и несколько выходов. В этом случае вход подключается к выходу, имеющему заданный адрес. Рассмотрим Демультиплексор, имеющий 1 вход и 4 выхода.
Объединяя мультиплексор с демультиплексором можно построить устройство, в котором по заданным адресам один из входов подключается к одному из выходов.
32.Дайте определение полусумматору. Изобразите УГО полусумматора. Опишите его назначение, принцип функционирования. Синтезируйте полусумматор.
Полусумматор(одноразрядный сумматор на 2 входа). Сумматор- это электронный узел, выполняющий операцию суммирования цифровых кодов 2вух чисел.
При сложении 2вух чисел в каждом разряде производится сложение 3 чисел: цифры данного разряда 1вого слагаемого(х-итое).
- цифры данного разряда 2ого слагаемого(y- итое)
-цифры(1 или 0) переноса из соседнего младшего разряда(p-итое -1)
Результат сложения для каждого разряда состоит из:
-цифры суммы для этого разряда(s-итое)
-цифры(1 или 0) переноса в следующий старший разряд(p-итое)
Полусумматор служит для сложения двух двоичных чисел х-итое и y- итое и не учитывает третьей входной величины- переноса из соседнего младшего разряда в данный (p- итое -1)
Полный сумматор можно построить из 2вух полусумматоров
2 полусумматор будет прибавлять к полученной сумме единицу переноса из предыдущего разряда которая поступает на дополнительный вход p-итое -1
Синтез полусумматора
|
a |
b |
S |
P |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
33.Дайте определение сумматору. Объясните принцип его функционирования. Постройте полный одноразрядный сумматор на двух полусумматорах и поясните принцип его работы
Сумматор представляет собой комбинационное цифровое устройство (КЦУ), предназначенное в основном для суммирования двоичных чисел. Кроме того, с помощью сумматора могут выполняться вычитание, умножение, деление, преобразование чисел в дополнительный код и некоторые другие операции. Обычно сумматор состоит только из логических элементов, результат операции направляется затем для записи в регистр.
34.Изобразите УГО полного одноразрядного сумматора. Объясните назначение его входов и выходов. Синтезируйте полный одноразрядный сумматор.
Сумматором – называется комбинационное логическое устройство, предназначенное для выполнения операции арифметического сложения чисел в двоичном коде.
|
ai |
bi |
Pi |
Si |
Pi+1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Уго сумматора
35.Дайте определение последовательному сумматору. Изобразите его схему и опишите принцип функционирования.
Последовательный сумматор осуществляет суммирование слагаемых и цифр переноса поразрядно, начиная с младшего разряда. Основой его схемы является одноразрядный сумматор. Суммирование производится в одноразрядном сумматоре SM. Цифры i-того разряда слагаемого и цифра переноса из младшего разряда передаются на вход сумматора одновременно с приходом тактового импульса. Регистры 1 и 2 используются для приема и хранения цифр i-того разряда слагаемых. В D - триггере хранится цифра переноса из младшего разряда. Регистр 3 принимает и хранит цифру i-того суммы. С приходом тактового импульса из регистров 1, 2 и D - триггера разряда слагаемых и цифра переноса поступает на вход одноразрядного сумматора. Одновременно регистр 3 освобождается для приема цифры суммы.
36.Дайте определение параллельному сумматору. Изобразите его схему и опишите принцип функционирования.
В параллельных сумматорах имеется отдельная схема суммирования для каждого разряда. В этом сумматоре n-разрядные числа x1,x2…xn и y1,y2…yn, подаются одновременно на его входы. Перенос Pi-1 каждого отдельного предыдущего одноразрядного сумматора подается на вход переноса последующего одноразрядного сумматора.
37.Дайте определение компаратору. Составьте таблицу истинности функционирования одноразрядного компаратора и синтезируйте это устройство.
Компаратор - операционный узел эвм, предназначенный для сравнения двух чисел A и B.Результат сравнения является обнаружение состояний А>B ;A=B; A<B;
38.Раскройте понятие «триггер». Изобразите УГО триггера. Объясните назначение его входов. Объясните классификацию триггеров в зависимости от используемых информационных входов.
Триггер- это электронное устройство, с помощью которого можно записывать, хранить и считывать двоичную информацию. Он имеет 2 устойчивых состояние равновесия: логическая единица и логический ноль.
Sy-вход установки триггера в единицу. Ry- вход установки триггера в ноль. Х1-Хm- информационные сигналы, определяющие состояние триггера. C1-Cp- синхронизирующие входы, они определяют момент времени, в который осуществляется переход триггеров в то состояние, которое задано информационными входами Х1-Хm V1-Vm- управляющие входы, разрешают прохождение либо информационных сигналов Х1-Хm, либо синхросигналов на триггере C1-Cp.
39.Объясните классификацию триггеров в зависимости от наличия синхровходов. Объясните классификацию синхронизируемых триггеров по способу приёма входной информации, по принципу передачи принятой информации.
В зависимости от используемых информационных входов триггеры подразделяются на следующие типы:
По наличию синхровходов
2.1 Асинхронные- реагируют на информационные сигналы при их появлении на входе, то есть триггер не имеет ни одного синхровхода C.
2.2 Синхронные- реагируют на информационные сигналы только при наличии разрешающего сигнала на входе C.
Синхронизируемые триггеры делятся
2.2.1 По способу приема входной информации:
А) Со статическим управлением по входу С (управление уровнем сигнала)
Б) С динамическим управлением( управление фронтом или срезом синхроимпульса):
- Динамическое прямое управление- триггер реагирует на перепад тактового сигнала с нулевого на единичное значении( по фронту)
-Динамическое инверсное управление- триггер реагирует на перепад тактового сигнала с единичного на нулевое значение (по срезу)
2.2.2 По принципу передачи принятой информации
А) Одноступенчатые (однотактные)- прием и передача на выход принятой информации неразрывно связаны
Б) Двухступенчатые(двухтактные)- прием и передача на выход принятой информации разделены так, что потенциалы на выходах триггера меняются лишь после того, как триггер перейдет в режим хранения принятой информации
40.Изобразите УГО асинхронного RS-триггера на двух элементах «И-НЕ». Изобразите схему на этих логических элементах. Составьте таблицу истинности асинхронного RS-триггера на двух элементах «И-НЕ». Постройте временную диаграмму.
41. Изобразите УГО асинхронного RS-триггеров на двух элементах «ИЛИ-НЕ». Изобразите схему на этих логических элементах. Составьте таблицу истинности асинхронного RS-триггера на двух элементах «ИЛИ-НЕ». Постройте временную диаграмму.
42.Изобразите УГО и логическую схему одноступенчатого синхронизируемого RS-триггера. Объясните назначение входов. Составьте таблицу истинности. Постройте временную диаграмму.
R и С –информационные входы
С-вход синхронизации
Не R и Не C- несинхронизируемые входы
При С=0 может работать от несинхронизируемых входов Не R и Не C
При работе с синхронизируемыми входами на Не R и Не C должны быть сигналы, которые не влияют на состояние схемы. В данном случае это 1.
43.Изобразите УГО и логическую схему двухступенчатого синхронизируемого RS-триггера. Объясните назначение входов. Составьте таблицу истинности. Постройте временную диаграмму.
Это построить времменуюдиограмму!
Временная диаграмма T триггера приведена на рисунке 2. При построении этой временной диаграммы был использован триггер, работающий по заднему фронту синхронизирующего сигнала.
45.Раскройте понятие «Д-триггер». Изобразите УГО и логические схемы синхронизируемых однотактных и двухтактных Д-триггеров. Объясните принцип их функционирования. Постройте временные диаграммы.
Д-триггер реализует функцию временной задержки и имеет только режимы установки в единицу и ноль.
Изобразите УГО и логические схемы синхронизируемых однотактных и двухтактных Д-триггеров.
Объясните принцип их функционирования. Постройте временные диаграммы
Рассмотрим работу схемы триггера, приведенной на рисунке 1 подробнее. Для этого воспользуемся временными диаграммами, показанными на рисунке 2. На этих временных диаграммах обозначение Q' соответствует сигналу на выходе первого статического D триггера. Так как на вход синхронизации второго статического D триггера тактовый сигнал поступает через инвертор, то когда первый D триггер находится в режиме хранения, второй D триггер пропускает сигнал на выход схемы. И наоборот, когда первый D триггер пропускает сигнал с входа схемы на свой выход, второй D триггер находится в режиме хранения.