1-ma’ruza. Raqamli qurulmalarni loyihalashga kirish. Reja

1-ma’ruza. Raqamli qurulmalarni loyihalashga kirish.

Reja:

1. Fanning vazifasi va mazmuni.

2. Kompyuter sxemotexnikasi asosi rivojining qisqacha tarixi.

3. Kompyuter elementlarining turkumlanishi.

4. Axborotni fizik signallar orqali ifodalanishi.
Tayanch iboralar: kompyuter, qurilma, elementlar, uzel, elektroradiokomponentlar, kompyuter tizimi (KT), kompyuterning element asoslari, kompyuter avlodlari, integral sxema (IS), katta integral sxema (BIS), o’ta katta integral sxemalar (SBIS), potentsial, impuls, parallel kod, ketma-ket kod.
1. Zamonaviy kompyuterlar va kompyuter tizimlari va tarmoqlari "Raqamli qurulmalarni loyihalashga kirish" fanida o’rganiladigan namunaviy elektron sxemalarda quriladi.

" Raqamli qurulmalarni loyihalashga kirish" fanining vazifasi zamonaviy kompyuter, kompyuter tizimlari va tarmoqlarining sxemotexnik asosini o’rganishdan iborat.

Fanning o’rganish natijasida talabalar:

• 
  zamonaviy kompyuter, kompyuter tizimlari va tarmoqlari asosini tashkil etuvchi integral sxemalar majmualarini, xarakteristikalarini va funktsional vazifalarini bilishlari;
  
• 
  integral sxemalar asosida kombinatsion va tadrijiy (xotirali) sxemalarni qura olishlari;
  
• 
  katta integral sxemalar asosida qurilmalarni qurishning asosiy usullarini bilishlari;
  
• 
  integral sxemalar asosida yaratilgan qurilma parametrlarini o’lchash, ularni sozlash va sinash ko’nikmalariga ega bo’lishlari shart.
  

Ma’lumki, har qanday kompyuter va kompyuter tizimi axborotni qabul qiluvchi, vaqtincha saqlovchi, axborotga ishlov beruvchi va iste’molchiga taqdim etuvchi qurilmalardan (protsessor, xotira, kiritish-chiqarish qurilmalari) iborat.

Qurilmalar namunaviy uzellar (registrlar, sanagichlar, jamlagichlar, deshifratorlar va h.) asosida quriladi.

Namunaviy uzellar esa elementlardan (mantiqiy va tadrijiy elementlar) tashkil topadi.

Elementlar elektroradiokomponentlar (rezistor, kondensator, diod, tranzistor va h.) asosida quriladi va kompyuterning element asosini tashkil etadi (1.1-rasm).

2. Ishlatiladigan element asosining komponentlari bo’yicha, kompyuter avlodlariga o’xshash kompyuter sxemotexnikasi rivojining to’rtta asosiy avlodini ajratish mumkin.

Birinchi avlod (1904 - 1950 y.y.) kompyuter sxemotexnikasi element asosini elektr vakuum va gazorazryad asboblar tashkil etar edi. Unga elektron lampa, elektron vakuum trubkalar, gazorazryad indikatorlar va h. mansub.

Ikkinchi avlod (1950 - 1960 yillarning boshlari) kompyuter sxemotexnikasi diskret yarimo’tkazgich asboblar (diodlar, tranzistorlar, tiristorlar va h.) ishlatilishi bilan xarakterlanadi.
Uchinchi avlod (1960 - 1980 y.y.) kompyuter sxemotexnikasi mikroelektronikaning baravar rivoji va integratsiya darajasi turli integral sxemalarning hamda mikroqotishmalarning yaratilishi bilan bog’liq. Bu bosqichda elementlar ishonchliligi oshdi, o’lchamlari, massasi, energiya iste’moli kamaydi.

To’rtinchi avlod (1980 yildan to hozirgi vaqtgacha) kompyuter sxemotexnikasi mikrominiatyurizatsiyalash, katta va o’ta katta integral sxemalar ishlatilishi bilan bog’liq.

Element asosining komponentlari, ularning parametrlari va kompyuter avlodlari orasidagi bog’lanishni jadval orqali tasavvur etish mumkin (1.1 -jadval).

Kompyuter tizimi (tarmoq)
Kompyuter
Qurilmalar
Uzellar
Elementlar
Radio komponentlar

1.1-rasm. Hisoblash tizimlarining ierarxik tuzilmasi.

3. Signallarni shakllantirish va uzatish usullari bo’yicha kompyuter elementlari ikkita sinfga bo’linadi: analog va diskret.

O’z navbatida diskret elementlar impulsli va raqamli elementlarga bo’linadi.

1.1 -jadval

Parametrlar	Avlodlar
	I	II	III		IV
	1946-1955 y.y.	1955-1965 y.y.	1965-70 y.y.	1970-80 y.y.	1980 yildan
Asosiy komponentlar	Elektromexanik rele, elektron lampa	Yarim o’tkazgichli asboblari	IS	BIS, KIS	SBIS UKIS
Tezkorlik vaqt/element	1 ms 10^–3 sek	1 mks 10^–6 sek	10 ns 10^–8sek	1 ns 10^–9 sek	<1 ns <10^–6sek
Elementlarni yig’ish zichligi el. Soni/sm^3	0,1	2-3	10-20	1000	> 10 000

Analog elementlar uzluksiz (analog) funktsiya qonuniyati bo’yicha o’zgaruvchi signallarni qabul qilish, o’zgartirish va uzatish uchun mo’ljallangan. Analog sxemotexnikasi soddaligi, tezkorligi, bilan ajralib tursada, tashqi omillar, masalan harorat, namlik, vaqt va h. ta’sirida parametrlarining beqarorligi sodir bo’ladi.

Diskret elementlar diskret shaklda ifodalangan signallarni qabul qilish, o’zgartirish va uzatish uchun mo’ljallangan. Bunday elementlar xalaqitlarga bardoshligi, katta bo’lmagan energiya iste’moli va narxi pastligi bilan ajralib turadi.

Impulsli elementlar signallar ketma-ketligini shakllantiradi. Analog axborotni impulslar ketma-ketligiga o’zgartirish jarayoni impuls modulyatsiyalash deb ataladi.

Raqamli elementlarda signalni kodlash amalga oshiriladi, ya’ni u bir xil impulslarning ma’lum ketma-ketligiga o’zgartiriladi.

Raqamli elementlarning yuqori ishonchliligi, xalaqitlarga bardoshliligi, axborotni yo’qotmasdan uzoq vaqt mobaynida saqlay olishi, integral texnologiyaga moyilligi ularni hozirda juda keng tarqalishiga sabab bo’ldi.

Raqamli elementlarga mantiqiy elementlar va triggerlar kiradi. Ushbu elementlar asosida kompyuterning "bazaviy" uzellari shakllantiriladi. "Bazaviy" nomi bu uzellarning kompyuterning barcha qurilmalarida uchrashini bildiradi. Ularga registrlar, sanagichlar, jamlagichlar, deshifratorlar, shifratorlar, multipleksorlar, demultipleksorlar va h. kiradi.

Ba’zi kompyuter qurilmalarida ham analog, ham raqamli axborot ishlatiladi. Bu qurilmalar - kombinatsiyalangan qurilmalarga mansub. Misol sifatida analog-raqam va raqam-analog o’zgartgichlarini ko’rsatish mumkin.

4. 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 moc 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.