Введение в цифровую электронику. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

Любой символ информации в цифровых устройствах кодируют в двоичном коде, поэтому сигналы могут принимать только два значения: высокий или низкий уровень напряжения, наличие или отсутствие импульса напряжения и т. д. Обязательным условием при этом является возможность уверенного распознавания элементами цифровых схем двух значений сигналов, соответствующих символам 0 и 1, в условиях изменения температуры окружающей среды, напряжения источника питания, воздействия других дестабилизирующих факторов.

Мы уже говорили, что значения уровней сигналов (Uc) элементами цифровых устройств воспринимаются не непрерывно, а в дискретные моменты времени, интервал между которыми называют рабочим тактом Т. Как правило, за один рабочий такт в цифровых устройствах осуществляется одно элементарное преобразование поступивших на вход кодовых слов. Дискретизация времени обеспечивается специальными устройствами управления, вырабатывающими синхронизирующие импульсы (СИ). В дискретных устройствах используют два способа представления информации: потенциальный и импульсный. При потенциальном способе значениям логического 0 и логической 1 соответствуют напряжения низкого и высокого уровня. Если логическому 0 соответствует напряжение низкого уровня, а логической 1 - высокого, то такую логику называют положительной, и наоборот, если за логический 0 принимают напряжение высокого уровня, а за логическую 1 - напряжение низкого уровня, то такую логику называют отрицательной или инверсной.

Далее в основном используются термины "напряжение высокого и низкого уровня" (сигналы высокого и низкого уровня), соответствующие уровням логической 1 и логического 0.

Информация в цифровых устройствах может быть представлена в последовательном и параллельном кодах. При использовании последовательного кода каждый такт соответствует одному разряду двоичного кода. Номер (разряда определяется номером такта, отсчитываемого от такта, совпадающего с началом представления кода. Графики, показанные на рисунок 1, иллюстрируют последовательный код байтового двоичного числа 10011011 при потенциальном и импульсном способах представления информации. При первом способе рисунок 1,а сигнал сохраняет низкий или высокий уровни в течение одного или нескольких тактов. В моменты перехода сигнала от одного уровня к другому его значение является неопределенным. При импульсном способе представления цифровой информации рисунок 1,б единичному и нулевому значению двоичной переменной соответствует наличие или отсутствие импульса конечной длительности. При последовательном коде числа все его разряды могут быть зафиксированы на одном элементе и переданы по одному каналу передачи информации. Для передачи всего числа требуется восемь тактов рисунок 1,в.

Параллельный код позволяет существенно сократить время обработки я передачи информации. Для примера рисунок 3 иллюстрирует параллельный код семиразрядного числа 1101101. В этом случае как при импульсном рисунок 2,а, так и при потенциальном рисунок 2,б способах представления информации все разряды двоичного кода представлены в одном временном такте, могут фиксироваться отдельными элементами и передаваться по раздельным каналам (разрядным шинам). Цифровые устройства производящие обработку и преобразование поступающей на их входы информации, называют цифровыми автоматами. Задача построения цифрового автомата, выполняющего определенные действия над двоичными сигналами, заключается в выборе элементов и способа их соединения, обеспечивающих заданное преобразование. Эти задачи решает математическая логика или алгебра логики (булева математика). Устройства, формирующие функции булевой математики, называют логическим или цифровыми и классифицируют по различным отличительным признакам. Цифровые устройства по характеру информации на входах и выходах подразделяют на устройства последовательного, параллельного и смешанного действия.

Для реализации устройства параллельного действия, выполняющего аналогичную функцию, необходимы две группы входов по восемь разрядов в каждой группе и восемь выходов (в соответствии с разрядностью выходного слова). Известны также устройства смешанного типа, в которых, например, входное слово представляется в параллельной форме, а выходное - в последовательной (это преобразование кода).

По схемному решению и характеру связи между входными и выходными переменными с учетом их изменения по тактам работы различают комбинационные и последовательные цифровые устройства. В комбинационных устройствах совокупность сигналов на входах и выходах в каждый конкретный момент времени полностью определены входными сигналами, действующими в этот момент на его входах. Если входные и выходные функции в n-такте обозначить как Xⁿ и Yⁿ, то связь между ними будет определяться выражением

Yⁿ=L(Xⁿ),

где L - знак выполняемого устройством логического преобразования. Цифровые устройства, в отличие от аналоговых, позволяют реализовать преобразование практически любого вида. В цифровых устройствах последовательного типа значение выходных переменных Yⁿ в n-такте определяется не только значением входных переменных Xⁿ, действующих в данный момент времени, но и зависят от внутреннего состояния устройства Cⁿ. В свою очередь, внутренние состояние устройства зависит от значений переменных действовавших на входе в предшествующие такты. Функционирование последовательного устройства можно записать в виде

Yn=ƒ(Xⁿ,Cⁿ); Cⁿ=F(X^n-1,C^n-1),

где X^n-1 и C^n-1 - соответственно набор входных переменных и внутренних состояний устройства в предшествующий такт.

Примером последовательного устройства может быть счетчик импульсов, состояние выходов которого зависят от общего числа поступивших на его вход импульсов

Базовые логические элементы выполняют следующие логические операции. "И" - логическое умножение, "ИЛИ" - логическое сложение, "НЕ" - отрицание (инверсия). Подробнее будет рассмотрено в следующей главе.

Автор: -=GiG=-, gig@sibmail; Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Емкость жестких дисков кардинально увеличится 01.04.2012 Компания Seagate смогла на 55% увеличить плотность записи данных в жестком диске - до 1 Тбит на квадратный дюйм. Ожидается, что новая технология в течение ближайших 10 лет позволит создавать винчестеры емкостью до 60 ТБ. Компания Seagate Technology, крупнейший производитель магнитных накопителей, объявила о достижении плотности записи данных в 1 Тбит (1 трлн бит) на квадратный дюйм пластины жесткого диска. В Seagate заявляют, что первыми на рынке смогли достичь указанного рубежа и сообщают, что 1 трлн бит, которые новая технология компании позволяет записать на 1 квадратный дюйм, - это значительно больше, чем звезд в нашей галактике, число которых составляет от 200 до 400 млрд. Повысить плотность записи данных удалось за счет перехода на технологию нового поколения под названием "термоассистируемая магнитная запись" (HAMR), сообщили в Seagate. Данная технология открывает новые перспективы на рынке традиционных жестких дисков. В компании уверяют, что на ее основе в течение следующих 10 лет будет возможно создание винчестеров емкостью до 60 ТБ. Технология текущего поколения, используемая в современных жестких дисках, под названием "перпендикулярная магнитная запись" (PMR) достигнет предела в 1 Тбит на квадратный дюйм в течение ближайших нескольких лет, после чего больше не будет развиваться, подчеркнули в Seagate. Технология PMR в свою очередь, пришла на замену технологии продольной записи, которая использовалась с момента зарождения рынка персональных магнитных накопителей в 1956 г. На сегодняшний день PRM предлагает плотность записи 620 Гбит на квадратный дюйм. Таким образом, уже сейчас технология HAMR предлагает 55-процентное увеличение плотности. В компании рассказали, что новая технология позволяет решить проблему искажения данных, которая имеет место в технологии текущего поколения из-за того, что размер ячеек становится слишком маленьким. Емкость современных жестких дисков с плотностью записи 620 Гбит на квадратный дюйм составляет 3 ТБ в случае с 3,5-дюймовым форм-фактором и 750 ГБ - в случае с 2,5-дюймовым. Технология HAMR уже на первоначальном этапе позволит создавать винчестеры емкостью 6 и 2 ТБ соответственно. Максимальная теоретическая плотность в случае использования HAMR составляет 5-20 Тбит на квадратный дюйм. Это эквивалентно жесткому диску 3,5 дюйма емкостью 30-60 ТБ и диску 2,5 дюйма емкостью 10-20 ТБ. "Развитие социальных сетей, поисковых технологий, облачных вычислений, рост объема мультимедийного контента и других направлений заставляют искать новые пути повышения емкости, - прокомментировал Марк Ре (Mark Re), старший вице-президент Seagate по техническим разработкам. - Такие инновации, как HAMR, сыграют ключевую роль в дальнейшем развитии информационной отрасли". Отметим, что рынок магнитных накопителей претерпевает не лучшие времена. Он пострадал от наводнения в Таиланде в прошлом году, что привело к нехватке жестких дисков и снижению поставок персональных компьютеров на мировой рынок. Кроме того, производители испытывают возрастающее конкурентное давление со стороны флэш-памяти. В августе 2011 г. крупнейшие поставщики создали альянс, целью которого стало определение будущего индустрии жестких дисков.

Другие интересные новости:

▪ Отсрочить глобальное потепление

▪ Утюготерапия

▪ Супер-шоколад

▪ Запах дождя

▪ Беспроводные наушники Google Pixel Buds Pro

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Компьютерные устройства. Подборка статей

▪ статья Трубчатая лопата. Чертеж, описание

▪ статья Чем ацтеки заменили человеческое мясо в ритуальном супе после запрета каннибализма? Подробный ответ

▪ статья Гиацинтовые бобы. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Однокаскадный усилитель ЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой блок питания, 1,5-30 вольт 5 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026