Digitlis technika alapjai Amirl tanulunk Digitlis funkcionlis egysgek

Digitális technika alapjai

Amiről tanulunk • • Digitális funkcionális egységek Aritmetikák, digitális alapáramkörök Egycímes számítógép architektúrák Memóriák, memóriaszervezés CPU Tárolókezelés Buszrendszerek Gyakorlati alkalmazások

I. ) Digitális technika alapjai I. I. ) Bináris kódok, digitális kódolás • Analóg jelek digitális jelekké történő átalakítása:

I. I. ) Bináris kódok, digitális kódolás • Bináris számrendszer: 1 helyértéken 2 féle szám: 0 / 1 • Decimális számok bináris reprezentációja: 233 D = 128 + 64 + 32 + 8 + 1 = 27 + 26 + 25 + 23 + 20 = 11101001 B • Bináris helyértékek számának megadása bitben

I. II. ) Logikai algebra alapműveletei • Logikai függvény: kapcsolás ki-, és bemenete között teremt kapcsolatot • ÉS kapcsolat: Q=1 ↔ E 1=1 és E 2=1 Q = E 1*E 2 • VAGY kapcsolat: Q=0 ↔ E 1=0 és E 2=0 Q = E 1 + E 2 • INVERTÁLÁS: Q=1 ↔ E=0 Q=E

Műveleti szabályok • • Kommutativitás: a * b = b * a, a + b = b + a Asszociativitás: a * (b * c) = (a * b) * c Disztributivitás: (a + b) * c = a * c + b * c Demorgan szabályok: a * b = a + b, a + b = a * b

I. III. ) Alap áramkörök I • + logika: 0 = jel alacsony szintje, 1 = jel magas szintje • - logika: 1 = jel alacsony szintje, 0 = jel magas szintje • VAGY (OR): Q = E 1 + E 2 • ÉS (AND): Q = E 1 * E 2 • NOT: Q = E • NOR: Q = E 1 + E 2 • NAND: Q = E 1 * E 2

I. III. ) Alap áramkörök II • Antivalencia: Q = E 1 * E 2 + E 1 * E 2 • Ekvivalencia: Q = E 1 * E 2 + E 1 * E 2

I. IV. ) Digitális áramkörökben alkalmazott kimenetek • Totem pole (ellenütemű) • Open collector (nyitott kollektoros) • Tri-state (3 állapotú)

I. V. ) Áramkör családok, jelszintek I TTL áramkör családok: • 1963, Texas Instruments: SN 74… később katonai felhasználásra SN 54… • SN 74 L: lassabb működés (33 ns jelterjedési idő), de kisebb fogyasztás (1 m. W / kapu) • SN 74 H: 6 ns, 20 m. W / kapu • 1971, SN 74 LS: 10 ns, 2 m. W / kapu • 1980 -tól: SN 74 F, SN 74 AS, SN 74 ALS

I. V. ) Áramkör családok, jelszintek II CMOS áramkör családok: • 1971: CD 4 XXXA, majd CD 4 XXXB: 100 ns • SN 74 HC: 10 ns • SN 74 HCT: TTL kompatibilitás

I. V. ) Áramkör családok, jelszintek III Kapuáramkör jellemzők: • Fan Out: kimeneti terhelhetőség • Propagation Delay: jelterjedési idő (FF) • Transzfer karakterisztika • Lefutási-, felfutási-, késleltetési idők • Logikai szintek • Hőmérséklet • Zavartávolság (SL, SH)

I. V. ) Áramkör családok, jelszintek IV Jelölés Tápfesz [V] Telj. felv. [m. W/k] Késl. [ns] Frekv. [MHz] 74 5 10 10 20 74 H 5 22 6 30 74 L 5 1 33 3 74 AS 5 15 1. 7 150 74 LS 5 2 9. 5 40 74 ALS 5 1 4 40 CMOS 3 -15 0. 001 -0. 02 25 -60 10 74 HC 2 -6 0. 001 -10 8 -10 60 74 HCT 5 0. 001 -10 8 -10 60

I. V. ) Áramkör családok, jelszintek V Paraméter TTL CMOS Ube. L ≤ 0. 8 ≤ 1. 5 V Ube. H ≥ 2 ≥ 3. 5 Uki. L ≤ 0. 4 ≤ 0 V Uki. H ≥ 3. 6 V ≥ 5 V

I. V. ) Áramkör családok, jelszintek VI TTL NAND kapu felépítése

I. V. ) Áramkör családok, jelszintek VII CMOS NAND kapu felépítése

I. VI. ) Logikai függvények egyszerűsítése • Algebrai egyszerűsítéssel • Karnaugh-táblával: 5 változóig • Quine – Mc Cluskey: „akárhány” változóig

I. VII. ) Kódok • Kódolás -> reprezentáció váltás • Bináris (0 / 1): – BCD – GRAY – Vonalkódok • Hexadecimális (0 - F), oktális (0 - 8) • Alfanumerikus

I. VIII. ) Multiplexerek, demultiplexerek

I. VIII. ) Multiplexerek, demultiplexerek

I. IX. ) Digitális komparátorok