Тема 4. Схемотехника цифровых элементов Лекция 4

Содержание

• Министерство образования и науки, молодёжи и спорта украины
• Одесский национальный политехнический университет
• Институт компьютерных систем
• Кафедра информационных систем
• Министерство образования и науки, молодёжи и спорта украины
• Одесский национальный политехнический университет
• Институт компьютерных систем
• Кафедра информационных систем
• Содержание
• Тема1. Формы представления информации 10
• Тема 2. Логические основы построения элементов 16
• Тема 3. Схемотехника комбинационных узлов 29
• Тема 4. Схемотехника цифровых элементов 70
• Тема 5. Схемотехника цифровых узлов 108
• Тема 6. Интегрированные системы элементов 138
• Тема 7. Схемотехника аналоговых узлов 179
• Тема 8. Схемотехника обслуживающих элементов 208
• Тема 14. Структуры микропроцессорных систем 293
• Тема 15. Схемы поддержки мп на системных платах 340
• Тема 16. Некоторые вопросы развития архитектуры эвм 357
• Тема 17. Risk – процессоры 387
• Тема 18. Суперкомпьютеры. Параллельные вычислительные системы 399
• Список литературы 450 Тема1. Формы представления информации Лекция 1. Основные понятия
• Тема 2. Логические основы построения элементов Лекция 2.
• 2.1. Основные понятия, определения и законы Булевой алгебры
• Формы задания Булевой функции
• 2.2. Простейшие модели логических элементов и система их параметров
• 2.3. Типы выходных каскадов цифровых элементов
• 2.4. Системы (серии) логических элементов и их основные характеристики
• 2.5 Контрольные вопросы
• Тема 3. Схемотехника комбинационных узлов Лекция 3
• 3.1 Общие сведения
• 3.2. Шифраторы, дешифраторы и преобразователи кодов: назначения, виды, функционирование, принципы построения
• 3.3. Синтез кс на основе дешифраторов
• 3.4. Мультиплексоры и демультиплексоры
• 3.5. Шинные формирователи
• 3.6 Синтез кс на основе мультиплексоров
• 3.7. Компараторы
• 3.8 Сумматоры
• 3.9. Арифметико-логические устройства
• 3.10. Матричные умножители
• 3.11 Постановка и методы решения задач синтеза комбинационных узлов
• 3.11.1 Синтез комбинационных узлов
• 3.11.2 Основные факторы, которые должны быть учтены при построении принципиальных схем
• 3.11.2.1 Питающие напряжения ис
• 3.11.2.2 Уровни логических сигналов
• 3.11.2.3 Нагрузочная способность
• 3.11.2.4 Коэффициент объединения по входу
• 3.11.2.5 Быстродействие
• 3.11.2.6 Помехоустойчивость
• 3.11.2.7 Рассеиваемая мощность
• 3.11.2.8. Использование элементов, имеющих выходы с третьим состоянием или с открытым коллектором
• 3.12 Критерии оценки качества технической реализации кс
• 3.13 Контрольные вопросы
• Тема 4. Схемотехника цифровых элементов Лекция 4
• 4.1 Последовательностные цифровые схемы
• 4.2. Схемотехника триггерных устройств
• 4.3. Асинхронные триггеры
• 4.4. Синхронные триггеры
• Rs триггер с синхронизацией по уровню
• Синхронный rs триггер с синхронизацией по фронту
• 4.5 Методы построения триггеров одного типа на базе триггеров другого типа
• Проектирование триггеров на основе rs-триггера
• Метод преобразования характеристических уравнений
• Метод сравнения характеристических уравнений
• Использование jk-триггера
• 4.6 Регистры и регистровые файлы
• 4.6.1 Регистры памяти
• 4.6.2 Сдвигающие регистры
• 4.6.3 Универсальные регистры
• 4.7 Счётчики
• 4.7.1 Счетчики с непосредственными связями и последовательным переносом
• 4.7.2 Счетчики с параллельным переносом
• 4.7.3 Реверсивный счетчик с последовательным переносом
• 4.7.4 Двоично-кодированные счётчики с произвольным модулем
• Построение счетчика методом модификации межразрядных связей
• Построение счетчика методом управления сбросом
• 4.8 Распределители тактов
• 4.8.1 Распределители импульсов и распределители уровней
• 4.8.2 Кольцевой регистр сдвига
• 4.8.3 Счётчик Джонсона
• 4.9 Контрольные вопросы
• Тема 5. Схемотехника цифровых узлов Лекция 5
• 5.1 Цифровые автоматы и их разновидности
• 5.2 Абстрактный и структурный автоматы
• 5.3. Способы описания и задания автоматов
• 5.4. Связь между моделями Мура и Мили
• 5.5. Минимизация числа внутренних состояний полностью определенных автоматов
• 5.6. Принцип микропрограммного управления. Понятия об операционном и управляющем автоматах
• Операционные элементы
• 5.7. Граф - схемы алгоритмов (гса) и их разновидности. Способы задания гса, требования к ним
• 5.8. Абстрактный синтез микропрограммных управляющих автоматов Мили и Мура
• 5.8.1. Синтез автомата Мили
• 5.8.2. Синтез автомата Мура
• 5.9. Структурный синтез микропрограммных управляющих автоматов Мили и Мура
• 5.9.1. Структурный синтез автомата Мили
• 5.9.2. Структурный синтез автомата Мура
• 5.10. Синтез автомата Мура на базе регистра сдвига
• 5.11. Контрольные вопросы
• Тема 6. Интегрированные системы элементов Лекция 6. Программируемые логические устройства
• 6.1 Основные физические принципы программирования плм и плис
• 6.1.1 Метод плавких перемычек
• 6.1.2 Метод наращиваемых перемычек
• 6.1.3 Устройства, программируемые фотошаблоном
• 6.1.4 Стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства
• 6.1.5. Электрически стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства
• 6.1.6. Flash - технология
• 6.1.7. Статическое оперативное запоминающее устройство
• 6.1.8. Сравнительная таблица технологий программирования
• 6.2 Простые и сложные плу
• 6.2.1 Ппзу
• 6.2.2 Программируемые логические матрицы
• 6.2.3. Программируемые матрицы pal и gal
• 6.2.4 Дополнительные программируемые опции
• 6.2.5 Сложные плу
• 6.3. Контрольные вопросы
• Лекция 7. Программируемые логические интегральные схемы
• 7.1 Мелко-, средне- и крупномодульные архитектуры
• 7.2 Логические блоки на мультиплексорах и таблицах соответствия
• 7.3 Таблицы соответствия, распределённое озу, сдвиговые регистры
• 7.4 Конфигурируемые логические блоки, блоки логических символов, секции
• 7.5 Секции и логические ячейки
• 7.6 Конфигурируемые логические блоки clb и блоки логических массивов lab
• 7.7. Контрольные вопросы
• Лекция 8
• 8.1 Дополнительные встроенные функции
• 8.1.1 Схемы ускоренного переноса
• 8.1.2 Встроенные блоки озу
• 8.1.3 Встроенные умножители, сумматоры и блоки умножения с накоплением
• 8.1.4 Аппаратные и программные встроенные микропроцессорные ядра
• 8.2 Дерево синхронизации и диспетчеры синхронизации
• 8.2.1 Дерево синхронизации
• 8.2.2 Диспетчер синхронизации
• 8.3. Системы с перестраиваемой архитектурой
• 8.4. Программируемый пользователем массив узлов
• 8.4.1. Технология picoArray компании picoChip
• 8.4.2 Технология адаптивных вычислительных машин компании QuickSilver
• 8.5. Контрольные вопросы
• Тема 7. Схемотехника аналоговых узлов Лекция 9. Операционные усилители
• 9.1. Идеальный операционный усилитель
• 9.2. Основные схемы включения операционного усилителя
• 9.2.1. Дифференциальное включение
• 9.2.2. Инвертирующее включение
• 9.2.3 Неинвертирующее включение
• 9.3 Функциональные устройства на операционных усилителях
• 9.3.1 Схема масштабирования
• 9.3.2 Схема суммирования
• 9.3.3 Схема интегрирования
• 9.3.4 Схема дифференцирования
• 9.3.5 Источники напряжения, управляемые током
• 9.3.6 Источники тока, управляемые напряжением
• 9.4 Активные электрические фильтры на оу
• 9.5 Схемы нелинейного преобразования на оу
• 9.6 Генераторы сигналов на оу
• 9.7. Контрольные вопросы
• Лекция 10
• 10.1. Изолирующие усилители
• 10.2. Аналоговые компараторы
• 10.3. Источники опорного напряжения
• 10.4. Аналоговые коммутаторы
• 10.5. Оптореле
• 10.6. Устройства выборки-хранения
• 10.7. Цифроаналоговые преобразователи
• 10.8. Аналого-цифровые преобразователи
• 10.9. Контрольные вопросы
• Тема 8. Схемотехника обслуживающих элементов Лекция 11
• 11.1 Сопряжение цифровых микросхем, изготовленных по разным технологиям, и сопряжение с интерфейсами
• 11.2 Управление входами ттл и кмоп
• 11.3 Дискретное управление нагрузкой от элементов ттл и кмоп
• 11.4 Передача цифровых сигналов на небольшие расстояния
• 11.5 Контрольные вопросы
• Тема 9. Источники питания. Схемотехника комбинаторных узлов Лекция 12
• 12.1. Схемотехника линейных стабилизаторов напряжения
• 12.2 Импульсные стабилизаторы напряжения
• 12.3 Инверторные схемы
• 12.4 Контрольные вопросы
• Тема10. Цифровые компьютеры Лекция 13
• 13.1. Принципы действия цифровых компьютеров
• 13.2. Понятие о системе программного (математического) обеспечения эвм
• 13.3. Большие эвм общего назначения
• 13.3.1. Каналы
• 13.3.2. Интерфейс
• 13.4. Малые эвм
• 13.5. Контрольные вопросы
• Тема 11. Запоминающие устройства Лекция 14
• 14.1 Структура памяти эвм
• 14.2 Способы организации памяти
• 14.2.1 Адресная память
• 14.2.2 Ассоциативная память
• 14.2.3 Стековая память (магазинная)
• 14.3. Структуры адресных зу
• 14.3.1. Зу типа 2d
• 14.3.2. Зу типа 3d
• 14.3.3. Зу типа 2d-m
• 14.4 Постоянные зу (пзу, ппзу)
• 14.5. Флэш-память
• 14.6. Контрольные вопросы
• Тема 12. Процессоры Лекция 15
• 15.1 Операционные устройства (алу)
• 15.2 Управляющие устройства
• 15.2.1. Уу с жёсткой логикой
• 15.2.2 Уу с хранимой в памяти логикой
• 15.2.2.1. Выборка и выполнение мк
• 15.2.2.2. Кодирование мк
• 15.2.2.3. Синхронизация мк
• 15.3. Контрольные вопросы
• Тема 13. Универсальные микропроцессоры Лекция 16. Архитектура процессора кр580вм80
• 16.1. Регистры данных
• 16.2. Арифметико-логическое устройство
• 16.3. Регистр признаков
• 16.4. Блок управления
• 16.5. Буферы
• 16.6. Мп с точки зрения программиста
• 16.7. Форматы данных в кр580вм80
• 16.8. Форматы команд в кр580вм80
• 16.9. Способы адресации
• 16.10. Контрольные вопросы
• Лекция 17. Система команд кр580вм80
• 17.1. Пересылки однобайтовые
• 17.2. Пересылки двухбайтовые
• 17.3. Операции в аккумуляторе
• 17.4. Операции в рон и памяти
• 17.5. Команды управления
• 17.6. Контрольные вопросы
• Тема 14. Структуры микропроцессорных систем Лекция 18. Общие принципы
• 18.1. Системный интерфейс микро-эвм. Цикл шины
• 18.2. Промежуточный интерфейс
• 18.3. Принципы организации ввода/вывода информации в микропроцессорную систему
• 18.4. Контрольные вопросы
• Лекция 19. Принципы организации систем прерывания программ
• 19.1. Характеристики систем прерывания
• 19.2. Возможные структуры систем прерывания
• 19.3. Организация перехода к прерывающей программе
• 19.3.1. Реализация фиксированных приоритетов
• 19.3.2. Реализация программно-управляемых приоритетов
• 19.4. Контрольные вопросы
• Лекция 20. Принципы организации систем прямого доступа в память
• 20.1. Способы организации доступа к системной магистрали
• 20.2. Возможные структуры систем пдп
• 20.3. Организация обмена в режиме пдп
• 20.3.1. Инициализация средств пдп
• 20.3.2. Радиальная структура ( Slave dma)
• 20.3.3. Радиальная структура (Bus master dma)
• 20.3.4. Цепочечная структура ( Bus master dma)
• 20.3.5. Принципы организации арбитража магистрали
• 20.4. Микропроцессорная система на основе мп кр580вм80а
• 20.5. Контрольные вопросы
• Тема 15. Схемы поддержки мп на системных платах Лекция 21
• 21.1. Эволюция шинной архитектуры ibm pc
• 21.1.1. Локальная системная шина
• 21.1.2. Шина расширения
• 21.1.2.1. Шина расширения isa
• 21.1.2.2. Шина расширения mca
• 21.1.2.3. Шина расширения eisa
• 21.1.3. Локальные шины расширения
• 21.1.3.1. Локальная шина vesa (vlb)
• 21.1.3.2. Локальная шина pci
• 21.2. Современные схемы поддержки мп на системных платах
• 21.2.1. Чипсет GeForce 9300/9400 фирмы nvidia
• 21.2.3. Чипсет Intel z68 для платформы Socket 1155
• 21.3. Контрольные вопросы
• Тема 16. Некоторые вопросы развития архитектуры эвм Лекция 22
• 22.1. Теги и дескрипторы. Самоопределяемые данные
• 22.2. Методы оптимизации обмена процессор-память
• 22.2.1. Конвейер команд
• 22.2.2. Расслоение памяти
• 22.2.3. Буферизация памяти
• 22.3. Динамическое распределение памяти. Виртуальная память
• 22.3.1. Виртуальная память
• 22.3.2. Сегментно-страничная организация памяти
• 22.4. Контрольные вопросы
• Лекция 23. Защита памяти
• 23.1. Защита отдельных ячеек памяти
• 23.2. Метод граничных регистров
• 23.3. Метод ключей защиты
• 23.4. Алгоритмы управления многоуровневой памятью
• 23.5. Контрольные вопросы
• Тема 17. Risk – процессоры Лекция 24
• 24.1. Общая характеристика risk - процессоров
• 24.2. Arm архитектура
• 24.2.1. Дополнительные технологии
• 24.2.2. Ядро arm7tdmi
• 24.2.3. Семейство arm10 Tumb
• 24.3. Контрольные вопросы
• Тема 18. Суперкомпьютеры. Параллельные вычислительные системы Лекция 25
• 25.1. Смена приоритетов в области высокопроизводительных вычислений
• 25.2. Сферы применения многоядерных процессоров и многопроцессорных вычислительных систем
• 25.3. Классификация архитектур вычислительных систем по степени параллелизма обработки данных
• 25.4. Архитектуры smp, mpp и numa
• 25.5. Организация когерентности многоуровневой иерархической памяти
• 25.6. Pvp архитектура
• 25.7. Контрольные вопросы
• Лекция 26. Кластерная архитектура
• 26.1. Архитектура связи в кластерных системах
• 26.2. Коммутаторы для многопроцессорных вычислительных систем.
• 26.2.1. Простые коммутаторы
• 26.2.2. Составные коммутаторы
• 26.2.2.1. Коммутатор Клоза
• 26.3. Контрольные вопросы
• Лекция 27. Высокопроизводительные многоядерные процессоры для встраиваемых приложений
• 27.1. Процессоры Tile-64/64Pro компании Tilera
• 27.4. Мультипроцессор Cell
• 27.4.1. Общая структура процессора Cell
• 27.4.2. Структура процессорного элемента Power (ppe)
• 27.4.3. Структура spe — "синергичного" процессорного элемента
• 27.5. Альтернативная технология построения многоядерных систем на кристалле — atac
• 27.5.1. Основные идеи архитектуры atac
• 27.5.2. Ключевые элементы технологии атас
• 27.5.3. Структура межъядерных связей
• 27.5.4. Передача данных и согласование кэш-памяти
• 27.6. Контрольные вопросы
• Список литературы