Триггеры.

… - это электронные схемы, обладающие двумя состояниями устойчивого равновесия, способные под воздействием исполнительного значения управляющего сигнала скачком переходить из одного состояния в другое и хранить это состояние сколь угодно долго после окончания на входе исполнительного сигнала.

A. RS-триггер – самый простейший из триггеров:

S – вход установки триггера в единичное состояние.

R – вход установки триггера в нулевое состояние.

Q – прямой выход триггера

- инверсный выход триггера

Q(n-1) – что было до сигналов S и R

Q(n) – что после сигналов S и R

B. D-триггер:

D – информационный вход

C – вход синхроимпульса

Правило работы:

При действии исполнительного уровня синхросигнала D-триггер переходит в то состояние, которое определяется действующим в это время на входе D сигналом. В литературе D-триггер называется еще триггером задержки, имея ввиду, что его выходной сигнал изменяется с задержкой относительно начала изменение входного сигнала.

C. JK-триггер:

Отличаются от RS-триггеров прежде всего тем, что в них устранена неопределенность, которая возникает в RS-триггере, когда на обоих входах действуют единичные сигналы.

J – вход установки триггера в единичное состояние

K – вход установки триггера в нулевое состояние

C – вход синхроимпульсов

18. Характеристика системны и локальных интерфейсов IBM PC.

Архитектура шин ПК.

Системные шины: ISA, MCA, EISA.

1. ISA была использована в первом компьютере IBM PC (1982 г). Данная шина имеет высокую надежность, широкие возможности, совместимость. Существует два варианта шины ISA, отличающиеся количеством разрядов данных. Старая версия восьмиразрядная, новая – шестнадцатиразрядная. Обе версии работают с тактовой частотой 8 МГц. Для передачи данных требуется 2-8 тактов. Максимальная скорость передачи данных составляет 8 МБ/сек.

2. MCA – разработана IBM. Данная шина совершенно непохожа на ISA и во всех отношениях превосходит ее. Появление шины MCA связано с появлением тридцатидвухразрядных микропроцессоров и с тем, что шина ISA перестала соответствовать возможностям нового поколения микропроцессоров. В процессе работы MCA может передавать управление отдельным подключенным к ней устройствам. Это значительно повышает ее производительность по сравнению с ISA. Любое устройство, подключенное к шине, может получить право на ее исключительное использование для передачи или приема данных с другого соединенного с ней устройства. Запрос передается специальному устройству «Арбитру шины», которое обеспечивает доступ к шине всем устройствам, предотвращая конфликты и монополизацию шины одним из них. Каждому устройству заранее назначается некоторый уровень приоритета.

3. EISA – разрабатывалась как преемница ISA, а не как альтернатива ей. Потому различия между ними связаны лишь с появлением дополнительных возможностей. По этой шине можно передавать до 32 бит данных одновременно с тактовой частотой 8,33 МГц. В большинстве случаев передача данных осуществляется как минимум за два такта, хотя возможна и большая скорость передачи, если плата адаптера имеет достаточное быстродействие. Максимальная полоса пропускания шины около 33 МБ/сек.

Локальные шины: Local bus, VESA local bus, PCI.

Рассмотренные выше шины (системные) имеют общий недостаток – сравнительно низкое быстродействие. Быстродействие шины процессора возрастало, а характеристики системных шин улучшались за счет увеличения их разрядности. Ограничивать быстродействие шин приходилось потому, что подавляющее большинство уже произведенных плат адаптеров не могло работать при повышенных скоростях обмена данными.

Проблема быстродействия системной шины стала актуальной в связи с распространением графических пользовательских интерфейсов. При работе с ними обрабатываются такие большие массивы данных, что системная шина становится самым узким местом. Очевидно, решение состоит в том, чтобы часть операций по обмену данными осуществлялись не через слоты системной шины, а в обход их через дополнительные быстродействующие слоты. Лучшим вариантом было бы использование шины процессора. Такая конструкция получила название локальной шины (Local bus), так как внешние устройства получили доступ к шине процессора. Локальная шина не заменяет прежние стандарты, а дополняет их. Ассоциация VESA разработала конструкцию стандартной локальной шины, названной VESA local bus. Через данный слот можно получить доступ к системной памяти, а ее быстродействие равно быстродействию самого процессора. По шине можно произвести тридцатидвухразрядный обмен данными между микропроцессором и совместимым видеоадаптером или жестким диском. Максимальная пропускная способность 132 МБ/сек.

PCI разработана Intel в 1992 г. Ее создатели отказались от традиционной концепции, введя еще одну шину между МП и системной шиной. Вместо того, чтобы подключаться прямо к шине процессора, весьма чувствительной к подобным вмешательствам, они разработали новый комплект интегральных схем контролеров для расширения шины. Тактовая частота PCI = 33 МГц, а разрядность соответствует разрядности данных МП. Для тридцатидвухразрядного МП полоса пропускания составляет 132 МБ/сек, а для шестидесятичетырехразрядного – 264 МБ/сек. Высокая пропускная способность обусловлена тем, что шина PCI может работать параллельно с шиной процессора, не обращаясь к ней со своими запросами. МП может, например, работать с данными, находящимися в КЭШе в то время, когда по PCI происходит обмен информацией между другими компонентами компьютера. В этом и заключается одно из достоинств PCI.

19. Условное графическое обозначение, таблица истинности, общий принцип функционирования регистров, счётчиков.

Регистры.

… – это устройства, предназначенные для записи и хранения одного двоичного слова (числа). Помимо хранения записанной информации, регистр, как правило, может выполнять некоторые другие функции, связанные с преобразованием этой информации.

По способу приёма и выдачи информации регистры делятся на параллельные, последовательные и комбинированные:

1. Параллельные регистры принимают и выдают все разряды слова одновременно. Параллельные регистры - это регистры без сдвига или регистры памяти.

2. Последовательные - последовательно по одному разряду. Для последовательного ввода информации необходимо осуществлять её сдвиг. Последовательные регистры называют так же регистрами сдвига (обычно используются для сдвига и преобразования кодов).

3. Комбинированные.

Регистры памяти (параллельные):

Поскольку регистры предназначены для хранения двоичного числа, то основным элементом регистров являются триггеры. Число триггеров в регистре соответствует числу разрядов двоичного числа. Регистр можно построить на основе любого триггера, но самым удобным является D тригр.

Схема 4х разрядного регистра памяти а D-триггерах.

Регистры сдвига (последовательные):

В последовательных регистрах информация вводится путём последовательного сдвига, начиная с младшего или старшего разряда. Таким образом. Регистр сдвига необходимо организовать так, чтобы следующий триггер принимал информацию с выхода предыдущего. Регистры как правило, осуществляют приём информации справа (регистры прямого сдвига). если регистр обеспечивает сдвиг и вправо и влево, то он называется реверсивным. Регистр сдвига строится путём последовательного соединения нескольких триггеров. При подаче на регистр сдвигающих (тактовых) импульсов. Записанная в нём информация сдвигается на один разряд вправо. В параллельных же регистрах все триггеры независимы.

Схема четырёх разрядного регистра сдвига на D-триггерах:

Чтобы считать информацию в параллельном коде, необходимо 4 синхроимпульса, в последовательном - синхроимпульсов.

Цифровые счётчики:

… – это устройства, осуществляющее счёт числа входных импульсов, и фиксирующее это число в каком - либо коде. После определённого числа импульсов счётчик обычно сбрасывается в исходное состояние. Если на вход подаётся серия импульсов, и выходной сигнал образуется только при появлении в счётчике первой заданной кодовой комбинации (числа), то счётчик функционирует как делитель числа импульсов, так как эта кодовая информация периодически повторяется. Счётчики, как и регистры, являются последовательными устройствами. В качестве элементов памяти в них применяются триггеры. У счётчика в режиме деления используется выходной сигнал только последнего триггера. Промежуточные состояния остальных триггеров не учитываются. Всякий счётчик может быть использован как делитель частоты, поэтому подобное устройство часто называют счётчиком-делителем. На схемах обозначается СТ.

Цифровые счётчики классифицируются следующим образом:

1. по коэффициенту счёта (двоичные, двоично-десятичные, с произвольным постоянным коэффициентом счёта, с переменным коэффициентом счёта),

2. по направлению счёта (суммирующие, вычитывающие, реверсивные),

3. по способу организации внутренних связей (кольцевые, асинхронные с последовательным переносом, синхронные с параллельным переносом).

1. Кольцевые счётчики:

Простейшие кольцевые счётчики - это замкнутые в кольцо регистры сдвига, по которым под действием входных импульсов циркулирует одна или несколько кодовых единиц. Рассмотрим наиболее распространенный кольцевой счётчик - на D триггерах.

В этом регистре продвигается одна единица, которая при подаче очередного синхроимпульса передаётся к следующему триггеру. Дойдя до конца регистра, единица записывается в 1й триггер, и счёт повторяется.

2. Двоичные асинхронные счётчики:

Двоичные счётчики делятся на синхронные и асинхронные. Для построения двоичных асинхронных счётчиков необходимо обеспечить работу триггера в счётном режиме, соединить триггеры последовательно, учитывая на какой перепад срабатывает триггер. При построении суммирующих асинхронных счётчиков каждый триггер должен переключаться пр и переходе предыдущего триггера из единицы в ноль.

Схема двоичного двухразрядного суммирующего асинхронного счётчика:

Чтобы ЖК триггер работал в счётном режиме, на вход ЖК каждого триггера подаются логические единицы. Перед началом счёта счётчик обнуляется, т е во все триггеры записываются нули подачей логического нуля на входы R. ЖК триггер срабатывает на перепад из единицы в ноль. Это имеет принципиальное значение для работы схемы. Для запуска последующего триггера используется тот выход предыдущего, на котором при переходе из состояния единицы в состояние ноль, образуется сигнал, необходимый для срабатывания.

Схема вычитающего асинхронного отличается от схемы суммирующего счётчика только связями между триггерами. Например, в вычитающем счётчике на ЖК триггерах сигнал на счётный вход поступает с выхода Q предыдущего триггера, поэтому опрокидывание триггера происходит при переходе предыдущего триггера из состояния 1 в 0.

Перед началом работы все разряды счётчика записываются в единицы. При подаче первого счётного импульса на вход С первого триггера, он перейдёт в состояние логического 0, остальные же триггеры останутся в состоянии 1. таким образом, в счётчике окажется записано число 110.

Таблица истинности:

20. Характеристика интерфейсов периферийных устройств.

Интерфейсы периферийных устройств.

1. Последовательная передача данных

В качестве стандартного обозначения для последовательного интерфейса чаще всего используется RS-232С. Главным элементом последовательного порта является ИМС УСАПП – универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик. Максимальная скорость передачи данных = 115200 бод (величина в бодах указывает количество передаваемых битов с учетом служебных битов). Передача побитно: возможен обмен данными в двух направлениях. Уровень напряжения изменяется от –12 В до +12 В. Благодаря тому повышается помехоустойчивость, данные могут передаваться по кабелю длиной 50м и более.

В IBM PC используется асинхронный режим (передаваемая посылка состоит из Start-бита), восьми бит данных, бит паритета и Stop-бита). Номинальная скорость передачи – это скорость, определяемая количеством элементов двоичной информации, передаваемых за одну секунду. Эффективная (реальная) – это скорость передачи с учетом необходимости передачи служебной информации. Стартовый и стоповый биты указывают на начало и конец передачи последовательности бит данных. Это позволяет осуществить синхронизацию между приемной и передающей сторонами, а также выровнять скорость обмена данными. Для идентификации и распознавания ошибок используется бит паритета (контроль на четность или нечетность). Для установки связи между двумя последовательными интерфейсами предварительно необходимо сконфигурировать их соответствующим образом, то есть указать, как будет осуществляться обмен данными, скорость обмена, формат данных, контроль паритета и так далее.

Стандартные значения адресов последовательного интерфейса.

COM1 – 3F8IRQ4;

COM2 – 2F8IRQ3;

COM3 – 3F8IRQ4;

COM4 – 2F8IRQ3.

BIOS IBM PC поддерживает до четырех последовательных интерфейсов. С конфигурацией двух, как правило, проблем нет.

2. Параллельные интерфейсы.

Параллельный LPT – это интерфейс принтера, интерфейс Centronics. В отличие от последовательной передачи данных, параллельная передача данных, как правило, однонаправленная.

ИРПР – это интерфейс для радиального подключения устройств с параллельной передачей данных.

Параллельный интерфейс – LPT.

Первый подключенный принтер обозначается LPT1, второй LPT2. BIOS IBM PC поддерживает до трех параллельных интерфейсов. В адресном пространстве ПК резервируются базовые адреса этих портов. 38С, 378, 278. Их поиск осуществляется в том же порядке.

Существует несколько типов параллельных портов:

1) Стандартный

Нужен для односторонней передачи информации от ПК к принтеру. Скорость передачи данных – от 120 до 200 кбит/сек.

2) Улучшенный параллельный порт EPP.

Является двунаправленным. Передает и принимает данные в 6 раз быстрее стандартного типа параллельных портов, так как имеет буфер, сохраняющий принимаемые и передаваемые символы до того момента, когда принтер будет готов их принять. Есть режим ПДП. Скорость – 2 Мбит/сек.

3) Порт с расширенными функциями ECP.

Сохранен тот же режим обмена данными через канал ПДП. Порт обеспечивает еще большую скорость передачи по сравнению с портом EPP и позволяет подключать до 128 периферийных устройств. В порту реализована функция сжатия данных.

Ускоренный графический порт AGP.

Несмотря на все преимущества шины PCI, ее возможностей становится недостаточно в условиях растущей нагрузки на систему. Причина заключается в комбинации трехмерной графики и видео, одной шины PCI для пересылки графических и видеоданных недостаточно. В пределах графической подсистемы необходима дополнительная шина.

В 1997 г. для того, чтобы не меняя уже сложившийся стандарт на шину PCI, ускорить ввод-вывод данных на видеоадаптер, и, кроме того, увеличить производительность ПК при обработке трехмерных изображений фирмой Intel был разработан стандарт на шину AGP. AGP является каналом передачи данных между видеокартой и RAM, следовательно, AGP – не шина, а порт. Шина AGP тридцатидвухразрядная, и ее тактовая частота равна тактовой частоте шины процессора. Стандартный режим – AGPх1. Пропускная способность 266 Мбит/сек.

AGPx2: Скорость 533 Мбит/сек

AGPx4: Скорость 1064 Мбит/сек.

Одной из основных особенностей стандарта AGP является способность разделить память между ЦП и чипсетом видеокарты.

USB-шина.

Спецификация периферийной USB была разработана ведущими фирмами Intel, IBM, Microsoft и др для подключения периферийных устройств вне корпуса ПК. Шина USB поддерживает технологию Plug&Play. Скорость обмена = 12Мбит/сек (1,5МБ/сек). На новых системных платах имеется специальный разъем для подключения концентратора USB (USB-hub). К компьютерам, оборудованным USB, можно подсоединять ПУ, не выключая питание. Как только устройство будет подключено, автоматически осуществляется его конфигурирование. Все ПУ должны быть оборудованы USB и подключаться к ПК через отдельный выносной блок, с помощью которого можно подключить до 127 ПУ. Для использования USB разработаны специальные драйвера.

Шина IEEE1394 – Fire Wire (1995 г.).

Шина IEEE1394 – стандарт на высокоскоростную локальную последовательную шину, который был разработан на основе технологии Fire Wire. Он является частью нового стандарта SCSI3. Шина предназначена для обмена информацией между ПК и другими электронными устройствами. Благодаря низкой стоимости и высокой скорости передачи данных эта шина становится новым стандартом на шины ввода-вывода для ПК. Ее изменяемая архитектура и одно-ранговая топология делают Fire Wire идеальным вариантом для подключения HDD и устройств обработки аудио- и видеоинформации. Скорость передачи = 12,5, 25, 50, 100, 200 МБ/сек, а при работе с файлами некоторых типов до 1 Гбит /сек.

Такая скорость достигается за счет передачи информации в пакетном режиме. Кроме того, шина обеспечивает одновременную работу нескольких устройств, передающих данные с разными скоростями, точно также, как и в SCSI3. Шины используют простой шести-проводной кабель, состоящий из двух различных пар линий, предназначенных для передачи тактовых импульсов и информации, а также двух линий питания. Поддерживает Plug&Play. Шина построена по разветвляющейся топологии и позволяет использовать до 63 узлов цепочки. Каждому узлу можно подключить до шестнадцати устройств. Дополнительно можно подключить до 1023 шинных перемычек, которые могут соединить более 64 тыс. узлов. Длина кабеля между узлами не должна быть более 4,5 метров.

Дата добавления: 2015-07-20