Вопросы для экзамена по информатике 1 сем. 1. Что такое информация Варианты определения данного понятия и их
 Скачать 2.31 Mb.
|
|
дешифратора 2-4 Пусть дешифратор имеет n входов. На выходах формируется код , разрядность которого меньше или равна 2^n 39. Реализация логических функций на дешифраторах достаточной разрядности. Дешифратор называется полным, если число выходов равно максимально возможной разрядности выходного слова (2^n). Реализация при помощи дешифраторов 4-16 40. Реализация логических функций на дешифраторах меньшей разрядности, чем количество переменных. Дешифратор называется неполным, если часть входных разрядов не используется (то есть число выходов меньше 2^n). Реализация при помощи дешифраторов 2-4 41. Мультиплексоры: определение, УГО, области применения, функциональная схема мультиплексора на примере мультиплексора 4-1. Определение Мультиплексор – комбинационная схема, у которой имеется 2 𝑛 информационных входов, 𝑛 адресных входов, может присутствовать разрешающий вход и имеется 1 выход. Представляет собой управляемый переключатель, т.е. осуществляет подключение одного из информационных входов к единственному выходу под управлением адресных и разрешающего кодов. Сигнал на разрешающем коде управляет мультиплексором в целом: либо разрешает прохождение сигналов на выход, либо нет (в этом случае на выходе обычно 0). Области применения • «Ленивая» реализация логических функций, когда минимизацией можно пренебречь. Удобно для разработчика, но приводит к дополнительным затратам. • В качестве коммутатора 𝑛 к 1: o Для преобразования параллельного входа в последовательный; o Для поочередного подключения многих источников информации к одному потребителю. Функциональная схема мультиплексора на примере мультиплексора 4-1. В основе мультиплексора лежит дешифратор. 42. Реализация логических функций на мультиплексорах достаточной разрядности. Когда в наличии есть мультиплексоры подходящей разрядности 43. Реализация логических функций на мультиплексорах меньшей разрядности, чем количество переменных. Когда в наличии есть мультиплексоры меньшей разрядности 4-1 потребуется дополнительный мультиплексор для управления первыми 4 переменными. Всего потребуется 5 мультиплексоров. подключение многих источников к одному получателю Предположим, что в наличии есть только мультиплексоры 2-1. 44. Демультиплексоры: определение, УГО, области применения, функциональная схема демультиплексора на примере демультиплексора 1-4. Определение Демультиплексор – комбинационная схема, у которой имеются: один информационный вход, 𝑛 адресных входов, 2 𝑛 выходов, может присутствовать разрешающий вход. Осуществляет коммутацию единственного информационного входа к одному из выходов под управлением адресных и разрешающего входов. Сигнал на разрешающем входе управляет демультиплексором в целом: либо разрешает прохождение сигналов на выход, либо нет. В виде самостоятельной схемы не выпускаются. Реализуются на базе дешифратора. Области применения В качестве коммутатора 1 к 𝑛 (для поочередного подключения одного источника информации ко многим потребителям); Для реализации логических функций (получается реализация на дешифраторах) Функциональная схема демультиплексора на примере демультиплексора 1-4. 45. Шифраторы: определение, УГО, области применения, таблица истинности и функциональная схема простого полного шифратора 4-2. Шифратор – комбинационная схема, выполняющая обратную дешифратору функцию, имеющая: 2 𝑛 информационных входов, 𝑛 выходов. Преобразует номер информационного входа, на котором сформирован значащий уровень сигнала, из десятичной системы счисления в двоичную. Области применения Получение кодов нажатых клавиш; В составе преобразователей кодов. Комбинационная схема простого полного шифратора 4-2. X0 X1 X2 X3 Y0 Y1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 46. Таблица истинности и функциональная схема приоритетного шифратора 8-3. 47. Сумматоры: определение, УГО, классификация, четвертьсумматор, полусумматор. Определение Сумматор- цифровое устройство, выполняющее арифметическое сложение двух чисел в том или ином коде. Если используется специальные коды, то на сумматоре можно выполнять вычитание. УГО Классификация 1. В зависимости от с.с. (двоичные, 2-10, десятичные, другие) 2. По количеству одновременно обрабатываемых разрядов складываемых чисел сумматоры (одноразрядные, многоразрядные) 3. По числу входов и выходов одноразрядных двоичных сумматоров (четвертьсумматоры, полусумматоры, полные одноразрядные двоичные сумматоры) 4. По способу представления и обработки складываемых чисел многоразрядные сумматоры делятся на (последоват. , парал.) 5. По возможности сохранения результата(комбинационный, накапливающий) Четвертьсумматор Простейший двоичный сумматор. Имеет два входа для двух одноразрядных чисел и один выход, на который формируется их сумма. Реализуется логическими элементами «исключающее ИЛИ» Полусумматор Это комбинационная схема, которая вырабатывает сигналы суммы и переноса при сложении двух двоичных одноразрядных чисел A и B A B S C 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 C=A*B S=!A*B+A*!B 48. Полный одноразрядный сумматор, многоразрядный сумматор параллельного действия с последовательным переносом. Полный одноразрядный сумматор должен воспринимать 3 входных сигнала: 2 одноразрядных слагаемых и сигнал переноса от предыдущего разряда. В качестве результата выдает сумму и перенос в следующий разяряд. Многоразрядный сумматор параллельного действия( аргументы подаются одновременно по всем разрядам) с последовательным переносом. Для сложения двух многоразрядных двоичных чисел на каждый разряд необходим один полный сумматор. 49. Сумматор последовательного действия – принцип работы, обобщенная структурная схема, достоинства и недостатки. 50. Сумматоры с параллельным переносом – рекуррентная формула для вычисления переносов, пример схемы для 2х разрядного сумматора, достоинства и недостатки. CR – специальная логическая схема, вычисляющая величину переноса. 51. Компараторы: определение, таблица истинности, выражения для вычисления отношений «равно» и «больше» на примере компаратора двухразрядных чисел. Компаратор— электронная схема, принимающая на свои входы два аналоговых сигнала и выдающая логическую «1», если сигнал на прямом входе («+») больше, чем на инверсном входе («−»), и логический «0», если сигнал на прямом входе м еньше, чем на инверсном входе. Признак равенства двух разрядов Признак равенства многих разрядов Признак «больше» для двухразрядных чисел Признак «больше» для многоразрядных чисел 52. Триггеры: определение, классификация, способы синхронизации, области применения. Сигнал синхронизации: назначение, структура. Триггер – простейший цифровой автомат, который представляет собой элементарную ячейку памяти и может хранить 1 бит информации. Находится только в одном из двух устойчивых состояний: 0 или 1. Реализуется на базисах логических элементов: ИЛИ-НЕ, И-НЕ. Эффект запоминания возникает благодаря наличию обратных связей м/у элементами. Классификация: 1. По логическому функционированию: • RS, D, T, JK 2. По способу записи информации: • Асинхронные Запись информации (переключение состояния) осуществляется в момент подачи сигнала на информационные входы. • Синхронные Запись возможна только при наличии разрешающего сигнала C (clock), т.е. сигнала синхронизации. i. Со статическим управлением (стробируемые) ii. С динамическим управлением (тактируемые) 3. По количеству ступеней: • Одноступенчатые Для записи информации используется только одна ступень. Возникают проблемы при записи и считывании информации в пределах одного такта. (Что считано? Старая или новая информация?) • Двухступенчатые Состоят из двух одноступенчатых, работают в противофазе, в 2 раза медленнее, но решают вышеописанную проблему: когда первая ступень хранит старую информация, вторая может принимать новую. Способы синхронизации: 1. По уровню синхронизирующего сигнала (статические триггеры): • По уровню «1» • По уровню «0» 2. По фронту (динамические триггеры): • По переднему фронту • По заднему фронту Сигнал синхронизации – последовательность дискретных импульсов стабильной частоты. Структура: Вход C называется прямым динамическим, если переключение триггера происходит в момент прихода переднего фронта, инверсным динамическим, если в момент прихода заднего фронта. Назначение сигнала синхронизации: разрешать или запрещать запись информации в синхронных триггерах. Область применения триггеров: используются в создании более сложных устройств: регистров и счётчиков. Инфа по этому поводу из инета: использование триггеров позволяет реализовывать устройства оперативной памяти (то есть памяти, информация в которой хранится только на время вычислений). Однако это не единственная их область применения. Триггеры широко используются для построения цифровых устройств с памятью, таких как счётчики, преобразователи последовательного кода в параллельный, последовательные порты или цифровые линии задержки, применяемые в составе цифровых фильтров. 53. Триггеры: асинхронный RS-триггер на элементах «И-НЕ» и на элементах «ИЛИ-НЕ», его таблица истинности, функциональная схема, объяснение принципа работы, УГО. Асинхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ Таблица истинности: S R Q i i Q Пояснения 0 0 Q i- 1 1 i Q Режим хранения информации 0 1 0 1 Сброс в 0 1 0 1 0 Установка 1 1 1 * * Неопределённое состояние * - неопределённое состояние Функциональная схема: Асинхронный RS-триггер на элементах И-НЕ Таблица истинности S R Q i i Q Пояснения 1 1 Q i- 1 1 i Q Режим хранения информации 1 0 0 1 Сброс в 0 0 1 1 0 Установка 1 0 0 * * Неопределённое состояние Функциональная схема: УГо Принцип работы: RS-триггер получил название по названию своих входов. Вход S (Set — установить англ.) позволяет устанавливать выход Q в единичное состояние. Вход R (Reset — сбросить англ.) позволяет сбрасывать выход Q в нулевое состояние. Отличие RS-триггеров, построенных на базисах ИЛИ-НЕ и И-НЕ, следует из их таблиц истинности. Они зеркальны по отношению друг к другу. 54. Триггеры: синхронный RS-триггер на элементах «И-НЕ» со статическим управлением, его таблица истинности, функциональная схема, объяснение принципа работы, УГО. Таблица истинности: C S R Q i i Q Пояснения 0 X X Q i- 1 1 i Q Режим хранения информации 1 0 0 Q i- 1 1 i Q Режим хранения информации 1 0 1 0 1 Сброс в 0 1 1 0 1 0 Установка 1 1 1 1 * * Неопределённое состояние Функциональная схема: УГО Принцип работы: пока разрешающий сигнал C = 0, триггер работает в режиме хранения информации. Какие бы сигналы не приходили на информационные входы, значение триггера не меняется. При разрешающем сигнале C = 1, триггер работает аналогично асинхронному RS- триггеру на элементах ИЛИ-НЕ (таблицы истинности 55. Триггеры: синхронный двухступенчатый RS-триггер с асинхронными входами и статическим управлением, его таблица истинности, функциональная схема, объяснение принципа работы, УГО. Таблица истинности: C S n S R n R Q i i Q Пояснения 0 X 1 X 1 Q i-1 1 i Q Режим хранения информаци и 0 X 0 X 1 1 0 Установка в 1 асинхронно 0 X 1 X 0 0 1 Сброс в 0 асинхронно 0 X 0 X 0 * * Неопределё нное состояние X 0 1 0 1 Q i-1 1 i Q Режим хранения информаци и 0 - > 1 1 0 1 1 0 Установка в 1 синхронно 1 0 - > 1 0 1 1 1 0 1 Сброс в 0 синхронно 0 - > 1 1 1 1 1 * * Неопределё нное состояние Функциональная схема: Условное графическое обозначение (УГО): *символ TT означает 2 ступени Принцип работы: Данный триггер имеет 2 режима работы: синхронный и асинхронный. Асинхронные входы изменяют значение триггера независимо от сигнала синхронизации, аналогично асинхронному RS-триггеру на элементах И-НЕ (входы nS = R, nR = S) Синхронный режим работы аналогичен синхронному статическому RS-триггеру, за исключением того, что смена значения происходит во время прихода переднего фронта на сигнал синхронизации. Способ синхронизации: по переднему фронту 56.Триггеры: синхронный RS-триггер с динамическим управлением, его таблица истинности, функциональная схема, объяснение принципа работы, УГО. Таблица истинности: C nS nR Q i i Q Пояснения 0 X X Q i- 1 1 i Q Режим хранения информации 1 X X Q i- 1 1 i Q Режим хранения информации 1- >0 X X Q i- 1 1 i Q Режим хранения информации 0- >1 0 0 * * Неопределённое состояние 0- >1 1 0 0 1 Сброс в 0 0- >1 0 1 1 0 Установка в 1 0- >1 1 1 Q i- 1 1 i Q Режим хранения информации Функциональная схема: *работает по переднему фронту *работает по заднему фронту Принцип работы: смена значений происходит только при поступлении переднего фронта на синхросигнал. Работает аналогично асинхронному RS-триггеру на элементах И-НЕ (идентичные таблицы истинности). Чтобы триггер работал по заднему фронту, необходимо подключить синхровход C через инверсию, т.е. через элемент И-НЕ. Способ синхронизации: по фронту. 57. Триггеры: синхронный D-триггер, его таблица истинности, функциональная схема, объяснение принципа работы, УГО. Принцип работы: триггер-задержка - хранит значение, пока C = 0. Когда C = 1, значение триггера равно значению информационного входа D C D Q i i Q Пояснения 0 0 Q i-1 1 i Q Режим хранения информации 0 1 Q i-1 1 i Q Режим хранения информации 1 0 0 1 Сброс в 0 1 1 1 0 Установка в 1 Функциональная схема: УГО Способ синхронизации: по уровню синхронизирующего сигнала 1. 58. Триггеры: синхронный T-триггер, его таблица истинности, функциональная схема, объяснение принципа работы, УГО. Принцип работы: триггер-счетчик – с приходом очередного счетного импульса меняет свое состояние на противоположенное. В нашем случае синхровход C совпадает со счётным входом T. Способ синхронизации: по фронту. C T Q i i Q 0 0 Q i-1 1 i Q 0 1 Q i-1 1 i Q 1 0 Q i-1 1 i Q 1 1 1 i Q Q i-1 Функциональная схема: УГО 59. Триггеры: синхронный двухступенчатый JK-триггер с асинхронными входами предустановки, его таблица истинности, функциональная схема, объяснение принципа работы, УГО. Таблица истинности: C J n S K n R Q i i Q Пояснения 0 X 1 X 1 Q i -1 1 i Q Режим хранения информации 0 X 0 X 1 1 0 Установка в 1 асинхронно 0 X 1 X 0 0 1 Сброс в 0 асинхронно 0 X 0 X 0 * * Неопределённо е состояние X 0 1 0 1 Q i -1 1 i Q Режим хранения информации 0- > 1 1 1 0 1 1 0 Установка в 1 синхронно 0- > 1 0 1 1 1 0 1 Сброс в 0 синхронно 1- > 0 1 1 1 1 Режим Т- триггера Универсальный триггер – отличается от RS- триггера тем, что не имеет запрещенных состояний. Имеет 3 режима работы: асинхронный, синхронный и Т-триггер. Первые два аналогичны двухступенчатому синхронному RS-триггеру (J = S, K = R). При J и K одновременно равных единице JK- триггер работает как T-триггер, меняя свое состояние на противоположенное с приходом обратного фронта сигнала синхронизации. 60. Регистры: определение, выполняемые функции, классификация, виды сдвига. Регистр- цифровой автомат, реализованный на триггерах, основным назначением которого является прием двоичной информации, временное хранение двоичной информации и выдача информации потребителю. выполняемые функции: o Параллельный прием o Параллельная выдача o Последовательный прием o Последовательная выдача o Преобразовывать последовательный код в параллельный и наоборот o Быстро выполнять операции умножения и деления на 2 Классификация ▪ Количеству разрядов ▪ Триггерам, на которых они реализованы ▪ Способу приема и выдачи данных o Параллельные (простейшие регистры хранения) o Последовательные (последовательный прием, последовательная выдача) o Параллельно-последовательные (сдвиговый регистр) виды сдвига: • Логический (в освободившийся крайний триггер заносится 0) • Арифметический (содержмое регистра понимается как число в дополнительном коде. При сдвиге влево справа появляется 0, при сдвиге вправо слева дублируется предыдущее значение) • Циклический (вытесняемое из регистра значение заносится в освободившийся триггер на другом конце) |