8.4. Способы представления и передачи двоичных чисел в эвм

В современных ЭВМ широко используются потенциальный и импульсный способы представления двоичных чисел электрическими сигналами.

При потенциальном (статическом) способе цифре (коду) соответствуют высокий U_в или низкий U_н уровни напряжения (рис. 8.2, а), которые сохраняются в течение всего времени Δt пред­ставления данной цифры.

Рис. 8.2. Способы пред­ставления двоичных чи­сел в ЭВМ

П ри импульсном спо­собе цифре соответствуют элект­рические импульсы определенной полярности. Наличие импульса в течение промежутка времени Δt обычно соответствует коду 1, от­сутствие—коду 0 (рис. 8.2, б). Иногда коду 1 соответствует им­пульс одной полярности, а коду 0 — импульс противоположной по­лярности. С переменой кода про­исходит изменение уровня элект­рического сигнала в дискретные моменты времени. Вре­менной интервал между этими моментами времени назы­вают тактом или периодом представления информации.

Для передачи двоичной кодовой информации в ЭВМ применяют последовательный, параллельный и параллель­но-последовательный способы.

При последовательном способе пере­дачи двоичное число передается по одному каналу связи, разряд за разрядом. Для придания временной определенности в работе устройств ЭВМ применяют второй канал свя­зи для вспомогательных синхронизирующих импульсов, отделяющих разряды числа друг от друга.

При параллельном способе передачи все разряды двоичного числа передаются одновременно по од­ной шине, причем каждый разряд передается по своему отдельному каналу связи.

При параллельно-последовательном способе это число делится на группы (например, байты), разряды каждой группы передаются параллельно, а сами группы — последовательно. Такой способ передачи чисел уменьшает количество аппаратуры по сравнению с парал­лельным и время по сравнению с последовательным спосо­бом передачи чисел.

8.5. Понятие о комбинационной схеме и цифровом автомате

При проектировании ЭВМ и ВС значительное внимание уделяется выбору операционных блоков АЛУ для реали­зации заданных логических и арифметических операций. Преобразование информации в ЭВМ производятся элек­тронными схемами двух типов: комбинационными схемами и цифровыми автоматами (накапливающимися или последо­вательными схемами).

В комбинационных схемах (КС) результат преобразова­ния (выходные сигналы) зависит только от комбинации сиг­налов, поданных на ее входы в данный момент времени. В КС отсутствуют элементы памяти, так что сигналы, дей­ствующие на входах КС, не сохраняются. Поэтому КС на­зывают автоматами без памяти или примитивными авто­матами, используемыми в основном для построения прос­тейших узлов и функциональных блоков ЭВМ (шифрато­ров, дешифраторов, сумматоров, преобразователей кодов, схем контроля и др.).

В цифровых автоматах (ЦА) в отличие от КС резуль­тат преобразования информации зависит не только от значений сигналов, поданных на входы в данный момент времени, но и от последовательности предыдущих состояний входов и выходов, т. е. внутренних состояний схемы. Для фиксации внутренних состояний ЦА должен содер­жать элементы памяти. Поэтому под ЦА понимают комби­национное устройство с памятью, называемое автоматом с памятью или полным автоматом.

Они используются для построения триггерных устройств регистров, счетчиков, распределителей импульсов и др.

По зависимости выходного сигнала от входного все электронные схемы разделяют на автоматы Мили и Мура, которые первыми их исследовали. К автоматам Мили от­носятся комбинационные схемы, к автоматам Мура — цифровые автоматы.

Переход от условий работы автомата к его функциони­рованию осуществляется с помощью аппарата логики, или булевой алгебры, являющейся одной из ветвей математи­ческой логики.