3
|
Жаңа білім мен дағдыларды/кәсіби дағдыларды қалыптастыру (40 мин.):
Жаңа тақырып бойынша:
Компьютердің логикалық элементтері
Логика алгебрасының математикалық аппараты компьютердің аппараттық құралдарының жұмысын сипаттауға өте қолайлы, өйткені компьютердің негізі екілік санау жүйесі болып табылады, онда екі цифр: 0 мен 1 қолданылады. Бұл компьютердің бір ғана құрылғылары екілік санау жүйесінде ұсынылған сандық ақпаратты да, логикалық айнымалыларды да өңдеу және сақтау үшін қолданыла алады дегенді білдіреді. Демек, компьютерді конструкциялағанда, оның логикалық функциялары мен схемаларының жұмысы айтарлықтай жеңілденеді және қарапайым логикалық элементтердің саны азаяды. Компьютердің негізгі тораптары ондаған мың осындай логикалық элементтерден тұрады.
Компьютердің логикалық элементі – элементар (қарапайым) логикалық функцияны жүзеге асыратын электрондық логикалық схеманың бөлігі.
Компьютердің логикалық элементтері дегеніміз – ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ, ЕМЕС электрондық схемаларын айтамыз.
Бұл схемалардың көмегімен компьютер құрылғыларының жұмысын сипаттайтын кез келген логикалық функцияны жүзеге асыруға болады. Логикалық өрнектер электрондық схемалар құрудың басты негізі. Әдетте, вентильдердің екіден сегізге дейін кірісі және бір немесе екі шығысы болады. Вентильдердегі «1» және «0» болатын екі логикалық жағдайды көрсету үшін оларға кірістік және шығыстық сигналдарында кернеудің белгіленген екі деңгейінің бірі сәйкес болады. Әдетте жоғарғы деңгей – «ақиқат» (1) мәніне, ал төменгі деңгей – «жалған» (0) мәніне сәйкес болады.
Әрбір логикалық элементтің өзінің логикалық функциясын көрсететін шартты белгісі болады. Бұл күрделі логикалық схемаларды жазуды және түсінуді жеңілдетеді
Ақиқаттық кестесі – бұл логикалық пікірлердің қабылдайтын мағынасына қатысты, оның құрамына кіретін жай пікірлердің жиынтығын көрсететін кестені айтады. Компьютердің негізгі бөліктерін құрайтын әртүрлі интегралдық микросхемалардың арғы физикалық түбірі – осы күрделі логикалық өрнектер болып табылады.
Және элементі. Екі немесе одан да көп пікірлердің «және» жалғаулығы көмегімен біріктіру амалы логикалық көбейту немесе конъюнкция деп аталады. Конъюнкция латынның “conjunction” байланыстырамын деген сөзінен шыққан. Табиғи тілде – «және» жалғаулығына сәйкес келеді. Пікірлер алгебрасында – ^ белгісімен белгіленеді. Конъюнкция – ол әрбір қарапайым екі пікірге, пікірлердің екеуі де ақиқат болғанда ғана ақиқат мін қабылдайтын күрделі пікірді сәйкес қоятын логикалық амал.
1-сурет. Конъюкцияның схемасы
Логикалық көбейту функцияның ақиқаттық кестесі мен графикалық бейнеленуі 1-кестеде көрсетілген.
А
|
В
|
А^В
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
Логикалық көбейту амалымен құрылған бұл пікірде тек төртінші пікір ақиқат, себебі алғашқы үш құрама пікірдің әрқайсысында ең болмағанда бір қарапайым пікір жалған.
Техника жүзінде, конъюнкция конъюнктор деп аталатын құрылғысының көмегімен іске асырылады. Конъюнтордың қарапайым моделі болып, бірнеше электрлік кілттердің тізбектеліп қосылуы табылады.Бұл жағдайда қарапайым ақиқат пікірге кілттің тұйықталуы, ал ақиқат күрделі пікірге жанып тұрған электр шамы сәйкес келеді. Егер конъюктордың кірісінде 1 болса, шығуында 1 болады. Бұл физикалық тұрғыдан қосылғыштарды тізбектей жалғануы арқылы сипатталады.
Немесе элементі. Екі немесе оданда көп пікірлерді «немесе» жалғаулығының көмегімен біріктіру амалы логикалық қосу немесе дизъюнкция деп аталады. Дизъюнкция латынның “discnctio” ажыратамын деген сөзінен шыққан. Табиғи тілде «немесе» жалғаулығына сәйкес келеді, пікірлер алгебрасында v белгісімен белгіленеді. Дизъюнкция – ол әрбір қарапайым екі пікірге, пікірлердің екеуі де жалған болғанда ғана жалған мән қабылдайтын, пікірлердің ең болмағанда біреуі ақиқат болғанда ақиқат мән қабылдайтын күрделі пікірді сәйкес қоятын логикалық амал. Жиындар алгебрасында дизъюнкцияға жиындардың бірігу амалы, яғни АvВ жиындарын қосу нәтижесінде алынған жиынға не А, не В жиындарының бірінде жататын элементтерден тұратын жиын сәйкес келеді.
2-сурет. Дизъюнкцияның схемасы
Логикалық қосу функцияның ақиқаттық кестесі мен графикалық бейнеленуі 2-кестеде көрсетілген.
А
|
В
|
АvВ
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
Логикалық қосу амалының көмегімен құрылған бұл пікірде тек бірінші пікір жалған, себебі соңғы үш құрмалас пікірлердің әрқайсысында ең болмағанда бір қарапайым пікір ақиқат.
Техника жүзінде, дизъюнкция дизъюнктор деп аталатын құрылғының көмегімен іске асырылады. Дизъюнктор қарапайым моделі болып, бірнеше электрлік кілттердің параллель қосылуы болып табылады.
Бұл жағдайда акиқат қарапайым пікірге кілттің тұйықталған күйі, ал күрделі ақиқат пікірге жанып тұрған электр шамы сәйкес келеді. Көрініп тұрғандай, бір тұйық кілт болғанның өзінде де, шам жанып тұрады. Дизъюнктордың шығысында 1 болады, егер ең болмағанда кірісінің біреуінде 1 болғанда. Бұл физикалық тұрғыдан қосылғыштардың параллель жалғануы арқылы сипатталады.
Емес элементі. «Емес» жалғаулығының көмегімен пікірді теріске шығару амалы логикалық теріске шығару немесе инверсия деп аталады Табиғи тілде «дұрыс емес», «теріске шығару» сөздеріне және «емес» жалғаулығына сәйкес келеді, пікірлер алгебрасында А белгісімен белгіленеді. Инверсия – ол әрбір қарапайым пікірлерге, негізгі пікірдің жалған екенін қорытындылайтын күрделі пікірді сәйкес қоятын логикалық амал. Жиындар алгебрасында логикалық теріске шығару амалына әмбебап жиынға дейін толықтауыш амалы сәйкес келеді, яғни А жиынын теріске шығару нәтижесінде оған А жиынына жатпайтын элементтерден құралған А жиынға сәйкес келеді.
Типтік логикалық құрылғылар
Типтік логикалық құрылғыларға: триггер, сумматор, регистр, шифратор, дешифраторлар жатады. .
Логикалық элементтерден триггер деп аталатын, кең таралған есептеуіш машина элементін құрастыруға болады. Ол екі тұрақты қалыпта бола алады және бір екілік ақпарат бірлігін сақтауға қабілетті. Жадының қазіргі кездегі микросхемаларында миллиондаған триггерлер бар.
Бірнеше триггерден тұратын қалыптар жүйесі және ол көпразрядты екілік кодты қысқа уақытқа сақтауға арналған болса регистр деп аталады. Регистр енгізген ақпаратты есте ұстайды және оны қажетті уақытқа дейін сақтайды.
Сумматорлар(қосындылауыш) екілік сандарды қосуды орындайтын электрондық схема. Қосындылауыш, ең алдымен, компьютердің арифметикалық-логикалық құрылғысының орталық торабы қызметін атқарады, сонымен қатар ол машинаның басқа құрылғыларында да қолданылады.
Шифратор. Бұл құрылғы өзінің кірістерінің біреуінде сигналды шығысында сәйкесінше сигналдар теріміне түрлендіреді. Ол сигналды кодқа айналдырады да және оны машинаға ыңғайлы етеді. Дешифратор шифратордың әрекеттеріне кері амалдарды орындайды, яғни әрбір кіріс сигналдарының комбинациясына тек бір ғана шығу сызығын береді. Дешифратор амалдар кодтарының шифрын ашу үшін пайдаланылады.
Бұл элементтер шала өткізгішті диодтармен, транзисторлармен құрылады.Бірақ соларды басқару үшін аргументтік мәндерді тағайындайтын тізбектер қажет.
|
