1-ma’ruza. Kombinatsiyalangan raqamli elektron qurilmalar. Mantiqiy ifodalar va formulalar

4. Axborotni fizik signallar orqali ifodalanishi.
Ikkili alfavitdagi 0 va 1 belgilarning fizik analogi sifatida qiymatlari aniq farqlanuvchi signallar ishlatiladi. Masalan, yuqori va past sathli kuchlanish (potentsial), elektr impulsining borligi yoki yo’qligi, ishoralari bir-biriga teskari magnit maydonining qiymatlari va h.
Raqamli qurilmalarda o’zgaruvchilar va ularga mos signallar vaqtning diskret onlarida o’zgaradi. Diskret vaqtning ikkita qo’shni onlari o’rtasidagi vaqt oralig’i takt yoki axborotni ifodalash davri deb atalsa, vaqtning diskret onlari diskret onlar deb ataladi. Diskret vaqtni vaqt o’qida ketma-ket takt onlariga mos keluvchi nomerlangan nuqtalar majmui ko’rinishida ifodalash mumkin.
Takt onlari o’rtasidagi vaqt oralig’i ixtiyoriy bo’lishi mumkin. Boshqacha aytganda, sxemada -chi vaqt onida o’zgaruvchilar va mos signallar qiymati joriy vaqt ga bog’liq bo’lmay, faqat -chi takt oni nomeriga bog’liq. Aksariyat hollarda raqam qurilmalarda diskret vaqt onlarini belgilovchi sinxronlovchi signallarni (SS) ishlab chiqaruvchi maxsus blok bo’ladi.
Raqamli hisoblash qurilmalarida axborotni fizik ifodalashda odatda potentsial va impuls usullari qo’llaniladi. Potentsial usulda (1.2.-rasm, "a") 1 va 0 o’zgaruvchilarga mashina sxemasining mos nuqtasida kuchlanishning turli sathlari mos keladi (potentsial kod). Potentsial signal sathi axborotni ifodalash davri mobaynida (taktda) o’zgarmaydi.
Axborotni impuls usulida ifodalashda (1.2.-rasm, "b") ikkili o’zgaruvchining birlik va nollik qiymati sxemaning mos nuqtasida elektr impulsining borligi yoki yo’qligi orqali ifodalanadi (impuls kod).
Impuls signalni uning amplitudasi, asosi (1.2.-rasm, "b") bo’yicha davomiyligi orqali xarakterlash mumkin. Impulsning o’sish vaqti va pasayish vaqti mos holda uning fronti va pasayishi deb ataladi.
Xuddi shunday tushunchalarni potentsial signalga ham qo’llash mumkin (1.2-rasm, "a"). Potentsial signal kuchlanishning yuqori va pastki sathlarining farqi bilan ham xarakterlanadi.
1.2-rasm. Raqamli axborotni ifodalash usullari. a - potentsial tipdagi signallar; b - impuls tipdagi signallar.
Potentsial signalda front va pasayish tushunchalari mos holda kuchlanishlarning pastki sathdan yuqori sathga va yuqori sathdan pastki sathga o’tish jarayoni bilan doimo bog’liq.
Axborotni ifodalashda ishlatiladigan signallar xiliga bog’liq holda raqamli qurilma sxemalarini impuls, potentsial va impuls-potentsial sxemalarga ajratish qabul qilingan. Impuls sxemalarda faqat impuls signallari ishlatiladi, potentsial sxemalarda faqat potentsial signallar ishlatiladi, impuls-potentsial sxemalarda ham impuls, ham potentsial signallar ishlatiladi.
So’zni ketma-ket yoki parallel usul orqali ifodalash mumkin (ketma-ket yoki parallel kod).
Axborotni ketma-ket usulda ifodalashda har bir vaqt takti so’z kodining bitta xonasini akslantiradi (1.3.-rasm). Bu holda so’zning barcha xonalari navbat bilan bitta element bilan qaydlanadi va axborot uzatishning bitta kanali orqali o’tadi.
1.3.-rasm. Ketma-ket impuls kod (a), ketma-ket potentsial kod (b).
Parallel usulda so’z kodining barcha xonalari bitta vaqt taktida ifodalanadi, alohida elementlarda qaydlanadi, har biri so’zning faqat bitta xonasini ifodalash va uzatishga xizmat qiluvchi alohida kanallar orqali o’tadi (1.4.-rasm).
1.4.-rasm. Parellel impuls kod (a), parallel potentsial kod (b).
Qo’llaniladigan kodga bog’liq holda hisoblash texnikasining qurilmalari ketma-ket yoki parallel qurilmalar deb ataladi. Ketma-ket kod ishlatilganida barcha amallar, shu jumladan so’zlarni bir uzeldan ikkinchi uzelga uzatish so’zning har bir xonasi uchun navbat bilan amalga oshiriladi. Shu sababli ketma-ket qurilmalar parallel qurilmalarga qaraganda sekinroq ishlaydi.
Parallel kodda signallarni uzatish zanjirlari soni, xotirlovchi va o’zgartiruvchi elementlar soni qurilma ishlaydigan so’z xonalari soniga teng, ya’ni apparatura hajmi katta bo’ladi. Shunga qaramasdan zamonaviy kompyuterlarda axborotni ishlashda ishtirok etuvchi asosiy qurilmalar yuqori tezkorlikka erishish maqsadida parallel quriladi.
Asbob uskunalarni tejash maqsadida ba’zi qurilmalarda , ketma-ket-parallel koddan foydalaniladi. Bunda so’z qismlarga (bo’g’inlarga) ajratiladi va uzatish, ba’zida esa ishlash ham ketma-ket, bo’g’inma-bo’g’in amalga oshiriladi.