Základy digitální techniky

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Základy digitální techniky"

Jaromír Novák
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 Základy digitální techniky Binarna aritmetika. Tabulky Karno. Operace logické a aritmetické;

2 Binarna aritmetika. č. soust zákl. Abeceda zápis čísla binarní B=2 a={0,1} 1100 oktalová B=8 a={0,1,2,3,4,5,6,7} 14 decad. B=10 a={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9} 12 hexadec B=16 a={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f} c

3 Binarna aritmetika (2) Hradlo je elementární prvek využívaný zejména v logických obvodech. Jedná se o obvod provádějící jednu z elementárních logických funkcí, tedy tzv. logickou operaci. NOT Invertor realizuje funkci logické negace AND provádí funkci logického součinu. OR provádí funkci logického součtu. NAND provádí funkci negovaného logického součinu. NOR provádí funkci negovaného logického součtu.

NOT Invertor realizuje funkci logické negace AND provádí funkci logického součinu.

4 Binarna aritmetika (3) Mapa Karnaughova je grafický zápis pravdivostně tabulky

5 Binarna aritmetika (4) Logická operace je v matematice taková operace s výroky, jejíž výsledkem je opět výrok, jehož pravdivostní hodnota (PRAVDA nebo NEPRAVDA) závisí na pravdivosti výroků a druhu operace. Základní unární logickou operací je negace. Základními binárními operacemi jsou konjunkce, disjunkce, implikace a ekvivalence. Aritmetická operace je v matematice taková operace s přirozenými, celými a racionálními čísly,jejíž výsledkem je opět číslo.

Základní unární logickou operací je negace.

6 Základní pojmy: Teorie Informace Symboly rozlišitelné prvky ve zprávě (grafické znázornění znaky) Abeceda množina všech symbolů Signál materiální nositel zprávy Kódování transformace zprávy vyjádřené pomocí jedné abecedy na zprávu vyjádřenou pomocí druhé abecedy Informace vztah mezi symboly zprávy a okolním světem - strukturní vztahy mezi symboly - vztahy mezi symboly a okolním světem omezené na vztahy: - mezi označením a významem - mezi významem a jejich překladem Zpráva a b c b c a b Délka zprávy = 7 Abeceda A={a,b,c} Počet symbolů abecedy S=3

zprávy a okolním světem - strukturní vztahy mezi symboly - vztahy mezi symboly a okolním světem omezené na vztahy: - mezi označením a významem -

7 Teorie Informace (2) Počet možných zpráv délky s nad abecedou {0,1}celkovým počtem symbolů 2 je N=2 s Hartleyova míra informace s=log 2 (N) Shannonova entropie

8 Mikroprocesory a mikrokontroléry. Historický přehled vývoje

9 Mikroprocesory a mikrokontroléry. Historický přehled vývoje (2) Technical specifications Intel 4004 (1971) * Maximum clock speed is 740 khz * Separate program and data storage (i.e., a Harvard architecture). Contrary to most Harvard architecture designs, however, which use separate buses, the 4004, with its need to keep pin count down, uses a single multiplexed 4-bit bus for transferring: o 12-bit addresses o 8-bit instructions o 4-bit data words * Instruction set contains 46 instructions (of which 41 are 8 bits wide and 5 are 16 bits wide) * Register set contains 16 registers of 4 bits each * Internal subroutine stack is 3 levels deep

Contrary to most Harvard architecture designs, however, which use separate buses, the 4004, with its need to keep pin count down, uses a single multiplexed

10 Mikroprocesory a mikrokontroléry. Historický přehled vývoje (3) 2,250 transistors

11 Mikroprocesory a mikrokontroléry. Historický přehled vývoje (4) (1972) instructions per second (1974) 500,000 instructions per second Pentium D Produced: From 2005 to 08 Manufacturer: Intel CPU speeds: 2.66 GHz to 3.6 GHz

12 Architektura Harvard a Neumannova Harvardská architektura je počítačová architektura, která fyzicky odděluje paměť programu a dat a jejich spojovací obvody. Název pochází z počítače Harvard Mark I, který byl postaven na této architektuře. Tento počítač měl instrukce uloženy na děrované pásce (šířka 24 bit) a data na elektro-mechanických deskách (23 číslic široké). Von Neumannova architektura popisuje počítač se společnou pamětí pro instrukce i data. To znamená, že zpracování je sekvenční oproti například Harvardské architektuře, která je typickým představitelem paralelního zpracování. Procesor počítače se skládá z řídící a výkonné (aritmeticko-logické) jednotky. Řídící jednotka zpracovává jednotlivé instrukce uložené v paměti přičemž jejich vlastní provádění nad daty má na starosti aritmeticko-logická jednotka. Vstup a výstup dat zajišťují vstupní a výstupní jednotky.

Tento počítač měl instrukce uloženy na děrované pásce (šířka 24 bit) a data na elektro-mechanických deskách (23 číslic široké).

13 Jazyky pro programováni MCU. Příklady programovaní (Assembler) DEVICE SX28L,OSCHS3,TURBO RESET Start FREQ 50_000_000 ;Define all symbols Count1 EQU $08 Count2 EQU $09 WATCH Count1,16,UDEC Start mov rc, #% ;Set port C output latch to zero mov!rc,#% ;set port C.bit7 to output direction Main call delay ;delay mov W,/RC ;grab inverse of RC bit7 mov RC,W ;and store it in RC bit7 jmp Main ;goto main Delay clr Count1 ;Initialize Count1, Count2 clr Count2 ; Loop djnz Count1,loop ;Decrement until all are zero djnz Count2,loop ; RET then return

WATCH Count1,16,UDEC Start mov rc, #%00000000;Set port C output latch to zero mov!rc,#%01111111;set port C.

14 Jazyky pro programováni MCU. Příklady programovaní (Basic) $regfile = "m48def.dat" $crystal = $hwstack = 32 $swstack = 8 $framesize = 24 Const On = 1 Const Off = 0 Config Portb = Output Relais1 Alias Portb.1 Relais2 Alias Portb.2 Relais3 Alias Portd.5 Relais4 Alias Portd.2 Set Relais1 Relais2 = 0 Relais3 = On Relais4 = Off End ' 8 MHz crystal

Off = 0 Config Portb = Output Relais1 Alias Portb.1 Relais2 Alias Portb.

15 Jazyky pro programováni MCU. Příklady programovaní (C/C++) #include <inttypes.h> #include <avr/io.h> #include <avr/interrupt.h> #include <avr/sleep.h> #include "iocompat.h" /* Note [1] */ enum { UP, DOWN }; int main (void) { ioinit (); /* loop forever, the interrupts are doing the rest */ for (;;){ PORTB.1=0; sleep_mode(); PORTB.1 =1; } return (0); }

Podobné dokumenty

Pohled do nitra mikroprocesoru Josef Horálek

Pohled do nitra mikroprocesoru Josef Horálek Z čeho vycházíme = Vycházíme z Von Neumannovy architektury = Celý počítač se tak skládá z pěti koncepčních bloků: = Operační paměť = Programový řadič = Aritmeticko-logická