Основні положення задачі курсу

Інформацію передають за допомогою  повідомлень.

 Повідомлення передають  за допомогою послідовності сигналів від джерела до приймача інформації. Середовище, через яке здійснюється передавання сигналів від джерела до приймача, називають каналом зв'язку. Не  існує  взаємно-однозначної  відповідності  між  інформацією  і  повідомленням: одну і ту саму інформацію можна передати за допомогою різних повідомлень. І навпаки, одне  і  те  саме  повідомлення  може  нести  різну  інформацію  залежно  від  того,  як інтерпретують (тлумачать)  повідомлення  різні люди  чи одні  й ті самі люди за різних обставин, щодо якого предмета (властивостей) досліджується той чи інший об'єкт (явище природи) деяким суб'єктом (людиною).  Так,  наприклад,  слова « хороша  погода»  можуть  означати  і  сонячну  погоду,  і дощову, і теплий  літній  день, і морозний  зимовий. Слова «найкраща пора року»  для одних людей можуть означати весну, для інших осінь, ще для інших — літо або зиму. Слово «голова» може означати реальну голову людини чи тварини або зображення голови, або людину,  якщо це голова зборів, або мати значення, як  у  виразі «хліб — усьому голова». Кивок головою згори донизу в українців є знаком згоди, а в болгарів — знаком заперечення. Один і  той  самий метал  можна досліджувати  на  придатність для  виготовлення посуду,  прикрас,  на  стійкість  проти  окислювання ( іржавіння),  на  крихкість,  на придатність  до  кування,  на  температуру  плавлення,  електропровідність  тощо.  Тому, наприклад, повідомлення «алюміній» за різних обставин може мати різний зміст залежно від того, які властивості металу цікавлять дослідника. Оскільки  кожна людина  в одному  і тому  самому  повідомленні  бачить  свою інформацію, по своєму його тлумачить, то краще говорити про носії повідомлень, а не про носії інформації, оскільки інформація в одному і тому самому повідомленні може бути різна. Особливої уваги потребує поняття шуму. Важливо зрозуміли такі положення: Якщо повідомлення не несе корисної інформації, тоді воно несе шум. Інформація  може  перетворюватися  на  шум,  і  навпаки,  шум  може перетворюватись на інформацію. Досить  часто  різні  розповіді  про  ліки  та  відповідні  оголошення  і  описи  на телебаченні, радіо, на рекламних щитах не привертають уваги глядача і не несуть для нього корисної інформації, тобто несуть шум. Однак, може трапитись, що багато разів бачене оголошення чи опис раптом приверне увагу глядача і він знайде в ньому корисну  інформацію,  наприклад  в  описах  ліків  в  разі  захворювання.  В  такий  спосіб  шум перетворюється  на  інформацію.  Після  цього  це  повідомлення  знову  перестане  нести корисну для глядача інформацію: інформація знову перетворюється на шум.  Якщо  кілька  разів  повідомляється  про  одну  і  ту  саму  таємницю,  то  перше повідомлення  несе  інформацію,  а  наступні  такі  повідомлення  для  однієї  і  тієї  самої людини — шум. У такий спосіб інформація  перетворюється  на шум.   Навпаки,  якщо якомусь повідомленню  спочатку  не  надавали  значення  і вважали,  що  воно  не  несе корисної інформації, а пізніше в цьому повідомленні виявили корисну інформацію, то в такий спосіб шум перетворюється на інформацію. 

Носії повідомлень 

Виникнення  поняття  носія повідомлень спричинилося необхідністю зберігати та передавати інформацію між людьми на відстані та через різні проміжки часу, навіть між далекими  поколіннями  людей.  Необхідність  передавання  і  зберігання  повідомлень виникла давно — відколи існують люди. Колись повідомлення зберігали на камінні — наскальні малюнки, клинописи тощо. Зростаючі  потоки  повідомлень,  необхідність  зберігання  їх  у  великих  обсягах сприяли  розробці  і  застосуванню  носіїв  повідомлень,  що  забезпечують  можливість довготривалого їх зберігання в досить компактній формі. Носій — фізичне середовище, в якому зберігаються  повідомлення.  Прикладами  носіїв  для тривалого зберігання повідомлень  можуть  бути:  камінь,  дерев'яна чи  металева  поверхня,  папір,  фото-  і кіноплівка, магнітна, аудіо та відеоплівка, магнітні та оптичні диски тощо. Особливе  значення  має подання повідомлень на  довгоіснуючих носіях.  Таке подання називають письмом.  Прикладом  може  бути  послідовність  друкованих  чи рукописних знаків, що сприймаються зором, письмо, що сприймається на дотик сліпими. Фіксація  зображень,  наприклад  в  кіно,  також  є  письмом.  Листи  і  газети —  один  із найдавніших прикладів передавання інформації через записи на довгоіснуючих носіях. Сьогодні, крім паперових та інших поверхонь, для подання повідомлень використовують магнітні плівки і диски, світловідбиваючі поверхні (лазерні диски), електронні схеми та інші пристрої. Прикладами  повідомлень  на  недовгоіснуючих  носіях  є  повідомлення,  що передаються телефоном, жестами. Носії  інформації  можна  розрізняти  не  тільки  за  матеріалом,  із  якого  вони виготовлені, а й за способом їх виготовлення (наприклад, рукописні, машинописні), за  специфікою  призначення ( мікрофотокопії,  креслення,  книги  для  сліпих,  надруковані шрифтом Брайля). Для  засвоєння  поняття  носія  повідомлень  доцільно  запропонувати  вправи  на визначення носія повідомлень при різних способах їх подання, передавання і зберігання: задача з математики, картина, опера, радіопередача, телевізійна передача, аромат квітки, смак лимону тощо. Слід мати на увазі, що поняття носія повідомлень є важким для учнів, особливо,  якщо  мається  на  увазі  не  матеріальний  предмет,  а  наприклад,  хвиля (електромагнітна, акустична), стан речовини тощо.

 

Питання:

Що таке сигнал?

Яка технологія передачі та обробки сигналів?

Що таке носій повідомлення?

Література:

С.В. Симонович и др. Информатика. Базовый курс. – СПб: Питер, 2005 – 640 с.

Лекція №19

Тригери

 

Мета лекції: Знати основні типи, та внутрішні схеми тригерів

 

План:

1. Що таке тригер
2. Які ви види тригерів знаєте
3. Що робить RS тригер
4. Д-тригер

 

Тригер (англ. trigger) — електронна логічна схема з двома стійкими станами. Прістрій (спускова схема), в якому є дві лампи або два транзистори, напруги і струми на виході якого можуть змінюватися стрибкоподібно.

У арифметичних і логічних прибудовах для збереження інформації найчастіше використовують тригери – пристрої з двома стійкими станами по виходу, які містять елементарну запам’ятовувальну комірку (бістабільна схема БС) і схему керування СЬК. Схема керування перетворює інформацію, яка надходить, на комбінацію сигналів, що діють безпосередньо на входь елементарної запам’ятовувальної комірки. Для забезпечення надійного переключення в крапках А для деяких тригерів повинні бути ланцюги затримки. З цією метою можуть використовуватися запам'ятовуючі елементи на основі БС того ж типу, що вже є у тригері. Схему такого тригера називають схемою типу M-S(master-slave), оскільки стан однієї БС, якові називають веденою, повторює стан додаткової БС, якові називають ведучою.

 

Тригері широко використовуються для формування імпульсів, у генераторах одиничних сигналів, для побудови подільників частоти, лічильників, перерахункових пристроїв, регістрів, суматорів, у прибудовах керування худо.

У більшості серій інтегральних елементів містяться тригери різних типів, у тому числі універсальні.

Класифікація тригерів:

за способом організацїі логічних зв’язків розрізняють тригери із запуском RS-тригери; з лічильним входом Т-Тригері; тригери затримки D-тригери; універсальні JK-тригери; комбіновані (наприклад, RST-, JKRS-, DRS-тригери).

за способом запису інформацїі тригери поділяють на несинхронізовані (асинхронні, нетактові) і синхронізовані (тактові).

за кількістю інформаційних входів тригери можуть бути з одним, двома та багатьма входами.

 

за видом вихідних сигналів тригери поділяються на статичні і динамічні. Статічні тригери – тригери, в яких вихідні сигнали в стійких станах залишаються незмінними в часі. Дінамічні тригери – тригери, в яких вихідні сигнали в стійких станах змінюються в часі.

за способом запам’ятовування інформації тригери можуть бути з логічною і фізичною організацією пам’яті. Перші виконують на логічних елементах І, АБО, НІ І-НІ, АБО-НІ І-АБО-НІ і т.д., а другі є елементами запам’ятовувальних пристроїв, у яких використовують нелінійні властивості матеріалів або нелінійні вольт-амперні характеристики компонентів.

RS-триггер (SR-триггер) асинхронныйS R Q(t) Q(t+1)

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 1

1 1 1 1

 

 

Рис 10. умовне графічне зображення асинхронного RS-триггера

 

RS-триггер[8][9], або SR-триггер — трігер, який зберігає свій попередній стан при нульових входах і міняє свій вихідний стан при подачі на один з його входів одиниці. Граф трігера показаний на мал. 9.

D-триггер

 

Символ D-триггера з додатковими асинхронними входами S і RD Q(t) Q(t+1)

0 0 0

0 1 0

1 0 1

1 1 1

 

 

D-триггер (D від англ. delay — затримка)[14][15] — запам'ятовує стан входу і видає його на вихід. D-триггеры мають, як мінімум, два входи: інформаційний D і синхронізації С. Сохраненіє інформації в D-триггерах відбувається у момент приходу активного фронту на вхід С. Так як інформація на виході залишається незмінною до приходу чергового імпульсу синхронізації, D-триггер називають також трігером із запам'ятовуванням інформації або трігером-клямкою. Міркуючи чисто теоретично, D-триггер можна утворити з будь-яких RS- або JK-триггеров, якщо на їх входи одночасно подавати взаємно інверсні сигнали.

 

D-триггер в основному використовується для реалізації клямки. Так, наприклад, для зняття 32 біт інформації з паралельної шини, беруть 32 D-триггера і об'єднують їх входи синхронізації для управління записом інформації в клямку, а 32 D входу під'єднують до шини.

Питання:

1. Таблиця істинності д-тригера?
2. Принцип роботи RS-тригера?

Література: . Аваєв н.А. Основи мікроелектроніки Рік видання: 1991

Лекція №20

Дослідження роботи регістрів

План

Призначення та види регістрів

Регістр на RS тригера

Здвигуючий регістр

 

Призначення та види регістрів

 

При виконанні різних арефметичних операцій, а також в  схемах рівняння виникає необхідність зберігати код числа в продовж  часу, здвигати цей код вліво, вправо, виконувати розрахунок числа, імпульсов, перетворювати код числа в зворотній та навпаки. Ці операції виконують регістри.

Регістром наз. функціональний прилад призначений для тимчасового зберігання двійкової інформації.

В залежності від призначення регістри діляться:

1. Накопичувальні - для вводу, зберігання  і виводу двійкової інформаії. Числа в регістр можуть поступать в аралельному двійковому коді або в парафазному 2-му коді. Ввід інформації може виконуватися як в одинакових так і в різних кодах.
2. Здвигаючі – для ввода, зберігання і вивода 2-их чисел, а також для їх здвигу, причому вибор може бути організований  як вправо, так і вліво; ввод чисел у здвигаючому регістрі може бути виконаний як у паралельному, так і в послідовному коді.
3. Регістри перетворювачі – працюють з 2-ю інформацією в паралельному і послідовнму коді, виконують помимо операцій ввода, вивід, зберігання, здвиг, ряд логічних операцій. З допомогою цих регістрів можно перетворити паралельний код числа в послідовний і навпаки.

Основу регістрів складають тригери та комбінаціонні логічні елементи.

 

Регістр на RS тригерові

 

           

 
Умовне позначення                                                                                                                                

Регістр включає у себе шину встановлення “0”, на який падає імпульс відємного номерності та цей імпцльс поступає на інверсні входи R всіх тригирів (ці входи називаються встановленними) та всі тригери збрасиються у нульовий стан, тобто на виході Q – “0”.           
         Запис і читання інформації виконується в паралельному 2-м коді.

На схемі зображений n-розряд двійкового числа.

При запису числа відповідного до його розряду подаються на вхди Х1, Х2, та т.д. Хn. Запис проводиться тільки після подання на синхровходи з всіх тригерів імпульсу позитивної номерності по ширині прийому інформації. Кожний тригер переходе у той стан, який відповідає сигналу, який подається на його вхід тобто якщо на вх. Х1 подається нуль, то на вихід Q1 буде нуль, на Х2 одиниця, то на Q2 – 1 й т.д.

У такому випадку сві  тригери можуть знаходитися необмежено довго, до запису яких-небудь інших  чисел. Інформацію можна прочитати  у зворотньому коді з інверсних  виходів всіх тригерів.

 

 

Здвигуючий  регістр

 

Умовне зазначення здвигу регістру                          Таблиця значень

C	X	Q1	Q2	Q3	Q4
0	1	0	0	0	0
1	1	1	0	0	0
2	0	0	1	0	0
3	1	1	0	1	0
4	0	0	1	0	0
5	0	0	0	1	0
6	0	0	0	0	1

 

 

Це 4-х розрядний здвигаючий вправо регістр, побудований на Д-тригерах. Запис інформації здійснюється через  вхід Х, причому вона можлива тільки при наявності синхроімпульсу. Якщо на фході Х подати 1 та одночасно  на всі входи С синхроімпульс, то тригер Е1 перейде у одиничний стан, тобто на виході Q1 буде 1, решта тригерів свого стану не змінить (Q2=Q3=Q4=0). При поданні на вхід Х нуль та на вхіди С наступного синхроімпульсу, перший тригер перейде у нульове положення, Т2 – в одиничне, а Т3 та Тт – не змінить свого стану.

При переданні наступного синхроімпульсу С та одиниці на вход Х, Т1 - “1”; Т2 - “0”; Т3 – “1”, Т4 –  не змінить свого стану.