Форма входа

Поиск



Счетчик посетителей

Рейтинг@Mail.ru

Разработано jtemplate модули Joomla

Электронное представление чисел

В данной статье мы рассмотрим, каким образом представляются числа в микропроцессорных устройствах и компьютерах. Из других статей мы узнали, что такое двоичная система исчисления и что такое логический сигнал (сигнал принимающий лишь два значение: логического нуля и логической единицы). 


Рис.1

Во всех современных вычислительных системах это делается следующим образом: Представим себе некий узел вычислительной системы (Рис. 1). Допустим, он должен передавать на последующие узлы числа в электронном виде. Для этого такой узел имеет группу выходов (обычно восемь). Обозначим эти выходы, как это принято в вычислительных системах D0D7. Эти выходы подключаются к соответствующим входам последующего узла (Рис. 2). Для передачи числа используется вся группа выходов одновременно. Передаваемое число представляется в двоичной системе исчисления. Каждый из выходов передает один разряд двоичного числа и может находиться в одном из двух состояний: состояние логического нуля – когда напряжение на выходе отсутствует, и состояние логической единицы – когда на выходе присутствует напряжение (обычно равное напряжению питания). Причем схема сделана так, чтобы исключить появление на выходе промежуточных напряжений. Такая группа выходов называется цифровой шиной данных.

Каждый разряд шины имеет свой «вес». Обычно D0 обозначают разряд, который имеет самый маленький «вес» - вес, равный единице. Это значит, что когда в этом разряде установлена логическая единица, а во всех остальных разрядах логический ноль, то все число равно единице. Разряд D1 имеет «вес» равный двум (102). Вес D2 – четыре единицы (1002). И так далее. Вес последнего разряда шины (D7) равен 128 (100000002). Для того, что бы узнать, какое число установлено на шине данных, нужно сложить веса всех разрядов, которые в данный момент установлены в 1. Когда во всех разрядах шины данных устанавливаются логические единицы, общий вес числа равен 255. Таким образом, по восьмиразрядной шине данных можно передавать числа от 0 до 255 (то есть 256 разных значений). Запомним это, так как восьмиразрядная шина является своего рода стандартом в вычислительной технике. Ну, к шинам мы еще вернемся.

А теперь я хотел бы остановиться по подробнее на цифровых сигналах.

Для получения сигналов логической единицы и логического нуля  используются так называемые триггерные схемы, или схемы с двумя устойчивыми состояниями. Напряжения на выходе любого реального устройства не идеальны и имеют разброс в значениях. Например, сигнал для микросхем, выполненных по так называемой ТТЛ технологии (транзисторно-транзисторная логика), допускают следующие отклонения: Для логического нуля на выходе допускается присутствие напряжения до 0,4 В. Для логической единицы напряжение на выходе должно быть не менее 2,4 В. Это при напряжении питания 5 В. По ТТЛ технологии выполнены микросхемы таких серий, как 155, 555, 533, 1533 и др. В других типах микросхем другие допуски. Однако если напряжение на всех выходах удовлетворяет указанным требованиям для данного типа микросхем, то микросхема, на которую приходит цифровой сигнал, надежно распознает все нули и единицы. У цифровых входов имеется порог срабатывания. И если входной сигнал выше порога, внутренний триггер устанавливается в состояние логической единицы. Если входное напряжение ниже порога, то триггер переходит в состояние логического нуля. Среднего не дано. Такой подход повышает надежность работы цифровых схем.

Для обработки цифровых сигналов существует множество схем, которые позволяют хранить цифровую информацию и осуществлять ее преобразование. Например, сложение, инвертирование, поразрядный сдвиг и другие. Как мы уже знаем, используя сдвиг и сложение, мы можем производить любые вычисления. Все эти схемы строятся с использованием всего трех элементарных элементов. Это, так называемые, логические элементы.

Мой сайт по 1С