Grundläggande Datorteknik Digital- och datorteknik

Transkript

1 Grundläggande Datorteknik Digital- och datorteknik Kursens mål: Fatta hur en dator är uppbggd (HDW) Fatta hur du du programmerar den (SW) Fatta hur HDW o SW samverkar Digital teknik Dator teknik Grundläggande Datorteknik fo Grundläggande Datorteknik fo Lärandemål: ) Talsstem, binära koder och datoraritmetik. Konvertering mellan olika talsstem. Utifrån given problemställning applicera binära koder så som NB, NBD, ASII, Gra, Ecess, tecken/belopp och komplementkoder.. Redogöra för och tillämpa binär aritmetik (addition och subtraktion). Grundläggande Datorteknik fo b = b = 8 b = b = binärt oktalt decimalt headecimalt 8 9 Grundläggande Datorteknik fo 8 9 A B D E F S.

2 GRAY- KOD Tabell.. Grakoder. Decimal ordning Kodord i trebitars Grakod Kodord i frbitars Grakod S. NBD-kod Skriv (,8) på NBD-kod. Decimal siffra NBD S Grundläggande Datorteknik fo Grundläggande Datorteknik fo 9 ASII-koden. Alfanumeriska koder bbb S US / O _ o RUBOUT Grundläggande Datorteknik (DEL) fo bbbb NUL DLE P ` p SOH D! A Q a q STX D B R b r ETX D # S c s EOT D $ D T d t ENQ NAK % E U e u AK SYN F V f v BEL ETB G W g w BS AN ( 8 H X h HT EM ) 9 I Y i LF SUB * : J Z j VT ES + ; K [Ä k {ä FF FS, < L \Ö l ö R GS - = M ]Å m }å S RS. > N ^ n ~ 8 9 A B D E F S.9 E A = Ecesskod Tabell.. Ecess- n- kodning vid n =. E avkoda: Ecess- n- n= = Nivå k Grundläggande Datorteknik fo Kodord i ecess- n- -kod (n=) S. 8

3 Def -Komplement: Pos: Y = Y Neg: (-Y) = n - Y = Y K Att tvåkomplementera: E bit: n = = n -Y = n --Y + = --Y+ = -Y+ (= Y K +) E Y=: Hitta (-Y) - Y - = Y K = INVERSEN! Def komp! Y K addera + = Y K = Y K += Y K (-Y = ) (- = ) Att subtrahera: X-Y = X + Y K = X + Y K + Grundläggande Datorteknik fo Arb s 9 Def Flaggor Statusflaggor ut från ALU:n som indikerar om resultatet blev rätt eller fel arr Tal utan tecken [,] (ADD : minnessiffra; SUB: lånesiffra) V Overflow Tal med tecken [-8,] N Negative Tal med tecken [-8,] Z Zero Tal med och utan tecken =: Resultatet av operationen blev fel för en operation utan tecken V=: Resultatet av operationen blev fel för en operation med tecken N=: Resultatet av operationen blev negativt för en operation med tecken Z=: Resultatet av operationen blev noll Grundläggande Datorteknik fo Arb s ) Digitalteknik Lärandemål:. Definiera grundläggande logiska operationer och dess motsvarande logiska grindar.. Tillämpa den booleska algebrans räknelagar.. Utföra algebraisk förenkling av booleska uttrck.. Visa likhet/olikhet mellan booleska uttrck. Logikkretssmboler för grundläggande logikoperationer. Funktion Grind Grafisk smbol = + = = ' ELLER (OR) OH (AND) INVERTERARE (IKE, NOT) S.8 S. = ( +)' NOR = ( )' NAND Grundläggande Datorteknik fo Grundläggande Datorteknik fo

4 Sammanfattning Boolesk algebra +=; =; +=; =; =; = de Morgans lagar Funktionstabell Sätt upp tabell med alla kombinationer av invariabler Binär evaluering Gör kolumner för delutrcken. Kommutativa lagarna + = + = Rep: Satser inom Boolesk algebra.. Distributiva lagarna ( + ) = + + ( ) = ( + ) ( + ). Associativa lagarna + ( + ) = ( + ) + ( ) = ( ) 8. De Morgans lagar ( + )' = ' ' ( )' = ' + '. + = =. + ' = ' =. + = =. + = = 9. (')' = S.8 Grundläggande Datorteknik fo Grundläggande Datorteknik fo Lärandemål: ) Digitalteknik - Kombinatoriska nät. Realisera logiska uttrck med grindnät.. Beskriva, analsera och konstruera kombinatoriska nät med hjälp av funktionstabeller och boolesk algebra.. Kunna minimera logiska uttrck för realisering i kombinatoriska nät. Grundläggande Datorteknik fo X Y Z Grindnät för eempel Kalle f(,,) = + + ' X Y Z Disjunktiv (minimal) form (Summa av Produkter) f(,,) = + ' f X Z Y Grundläggande Datorteknik fo f + ' Konjunktiv (minimal) form (Produkt av summor) f(,,) = ( + ) ( + ') f

5 Sammanfattning NORMAL form Funktionstabell MINIMAL form Kranaughdiagram DISJUNKTIV (normal / minimal) form av Prod E: ( )+(w)+(w) Ettor Mintermer: ( ) = NAND / NAND - logik D E F Sammanfattning NAND- och NOR-logik Samma sak KONJUNKTIV (normal / minimal) form Prod av :or E: (+)( ++w)( +w ) Nollor Matermer: (++) = NOR / NOR - logik D E F Samma sak Grundläggande Datorteknik fo Grundläggande Datorteknik fo 8 Praktikfall, minimering av grindnät Et f f = a 'a 'a ' S. w w w Ett grindnät med utsignalen f och fra insignalerna,,, w är givet. Grundläggande Datorteknik fo f Kan man konstruera ett "mindre" nät ) Anals ) Funktionstabell ) Minimering (Karnaugh) ) Realicering 9 a a a Kodomvandlare NB till en av åtta" f f f f f f f = a 'a 'a f = a 'a a ' f = a 'a a f = a a 'a ' f = a a 'a f = a a a ' f = a a a f Grundläggande Datorteknik fo a a a BIN/OT f f f f f f f f

6 En delmängd av veckans mål: Fo Konstruktruera de olika kombinatoriska nät som ingår i en dator. Eempel på sådana nät är väljare, kodomvandlare och ALU (beräkningsenheten i processorn). Studera hur addition/subtraktion utförs Dagens mål: Kodomvandlare (en kod IN annan kod UT) Don t care termer (ger färre grindar) Väljare (många signaler IN + strsig en signal UT) Fördelare (en signal IN+strsig många signaler UT) Heladderare (adderar ++c in =s ut och c ut ) Koda tal (-komplementsrepresentationen) a i b i c i P Q = a i b i a i b i Prosamsmbolen för en heladderare. a i b i = s i c i+ S. c n c n- c n-...c i...c a n- a n-...a i...a a s i + b n- b n-...b i...b b s n- s n-...s i...s s c i I O i+ Grundläggande Datorteknik fo Grundläggande Datorteknik fo Def Flaggor Statusflaggor ut från ALU:n som indikerar om resultatet blev rätt eller fel arr Tal utan tecken [,] (ADD : minnessiffra; SUB: lånesiffra) V Overflow Tal med tecken [-8,] N Negative Tal med tecken [-8,] Z Zero Tal med och utan tecken =: Resultatet av operationen blev fel för en operation utan tecken V=: Resultatet av operationen blev fel för en operation med tecken N=: Resultatet av operationen blev negativt för en operation med tecken Z=: Resultatet av operationen blev noll Grundläggande Datorteknik fo Arb s ADD: X+Y SUB c q = = = = = = SUB: X-Y= X+Y k = X+Y k + = q = I P Q s O c8 s s s s s s s = ut Grundläggande Datorteknik fo Et Minnessiffra ut vid addition Lånesiffra ut vid subtraktion.

7 Lärandemål: ) Digitalteknik - Sekvensnät Grindad SR-latch Ofta förses SR-latchar med en tredje ingång, till vilken en strpuls ansluts Härvid erhålls en s k grindad SR-latch. S.. Analsera och konstruera snkrona tillståndsmaskiner med hjälp av tillståndstabeller och tillståndsgrafer.. Använda D-, T- och JK- vippor för konstruktion av minneselement och räknare. R Q S Q S Q R Q Grundläggande Datorteknik fo Grundläggande Datorteknik fo P LD D in G Q D ut D in G Q D ut D in G Register och bussar Q D ut D in G Q D ut D in G P LD Q D ut Grundläggande Datorteknik fo D in G Q D ut D in G D in Register D ut Q D ut D in G Q D ut J K P Arbetsgång - anals räknare Q J K Q J K Studera kopplingen och bestäm vippornas insignaler (T =, T =, T =) Sätt upp en tabell med - Detta tillstånd (Alla kombinationer av Q, Q, Q ) - Insignaler (T, T, T ) - Nästa tillstånd (Q +, Q +, Q + ) Ange insignalernas värden i tabellen och---- ange vad nästa tillstånd blir Rita slutligen en tillståndsgraf s. -> Q Grundläggande Datorteknik fo 8

8 Anals räknare P T = T = Q J K T = Q Q Funktionstabell T Q + Q Q Q ) ) J K Q Detta Insignaler Nästa Tillstånd Tillstånd Q Q Q T T T Q + Q + Q + ) ) Grundläggande Datorteknik fo J K s. Q 9 Utsignaler Insignaler Detta tillstånd Q Nästa tillstånd Q + q q q q q + q + q + + q J K J K J K J K Grundläggande Datorteknik fo Arbetsgång - sntes räknare Konstruera en räknare som räknar sekvensen Rita en tillståndsgraf Sätt upp en tabell med: - Detta tillstånd (Alla kombinationer av Q, Q, Q ) - Nästa tillstånd (Q +, Q +, Q + ) - Vippornas Insignaler Ange Nästa tillstånd i tabellen Använd vippornas ecitationstabell och ange vippornas insignaler Minimera uttrcken för insignalerna Realisera räknaren Grundläggande Datorteknik fo