Kompyuter injenerligi

Elektron hisoblash mashinalarida axborotni tasvirlash

Inson faoliyatining ixtiyoriy shakli axborotni uzatish va qayta o‘zgartirish bilan bog‘liqdir. Axborot terminining aniq ta’rifi mavjud emas, lekin, biz, axborot deganda, qandaydir ob’ektlar xolatining o‘zgarishini boshqarishni tushunamiz.

Qandaydir moddiy shaklda fiksirlangan va mujassamlantirilgan axborot xabar yoki signal deb ataladi. Signallar uzluksiz yoki diskret bo‘lishi mumkin. Uzluksiz (analog) signal, o‘zgarishi qaralayotgan jarayon haqida axborotni vaqt bo‘yicha akslantiruvchi qandaydir fizikaviy miqdor elektr toki, kuchlanish va bosh sifatida ifodalanadi. Uzluksiz signalni uzatuvchi fizikaviy miqdor biror aniq intervalda ixtiyoriy qiymatlarni qabul qilishi mumkin, va vaqtning ixtiyoriy momentlarida o‘zgarishi mumkin. Diskret xabarlarda, vaqtning qandaydir momentlarida ulardan turli ketma-ketliklar vujudga keluvchi fiksirlangan darajalar to‘plami mavjuddir.
Diskret shaklidagi signal 2-rasmda tasvirlangan





2-rasm. Diskret shakldagi signal
Ikkita darajasi mavjud bo‘lgan diskret signal ikkilik deb ataladi (3.-rasm)



3-rasm. Ikkilik signal
3.2-rasmda bir darajadan ikkinchisiga o‘tish bir laxzada sodir bo‘luvchi ikkilik signal ko‘rsatilgan. Bunday signal ideal deb ataladi. Undan foydalanish tizim va protsessorlarning turli rusumlarini nazariy taxlil qilish uchun qulaydir.
Biroq, barcha real tizimlar va apparatlar inersiyali bo‘ladi va vaqt bo‘yicha kechikib ishlaydi. Ularda signal darajalari orasidan o‘tish, 4-rasmdagiga o‘hshash, vaqtning nolga teng bo‘lmagan kesma oralig‘da ro‘y beradi.



4-rasm. Real ikkilik signal
1. Raqamli texnikaning mantiqiy asoslari
Axborotni murakkab qayta ishlashni amalga oshirayotgan ixtiyoriy diskret qurilma qandaydir elementar tarkibiy qismlar –elementlardan tuziladi .
Bunda elementlar aniqlangan qoydalarga asosan birlashadi. Elementlarning tabiatini va ularning birlashishini qurilmaning umumiy ishlash tamoyili aniqlaydi. Elementlar va ularning birikmalarini aks ettiruvchi, qurilmaning ideallashtirilgan rusumini sxema deb ataymiz.
Murakkab raqamli qurilmaning alohida tugunlari (bloklari) orasida uzatiluvchi axborot kodli so‘zlar ko‘rinishida ifodalanadi. Shunday qilib, har bir tugunning kirish qismiga kodli so‘zlar kelib tushadi, har bir tugunning chiqish qismida, kirish so‘zlarining qayta ishlangan natijasi sifatida yangi kodli soz hosil bo‘ladi. Chiqish so‘zi tugunning kirish qismiga qanday so‘zlar kelib tushganiga bog‘liq bo‘ladi. Bunday funksiyalarning aloxida hususiyati, funksiya va uning argumentlari, faqat man 0 и man1 qiymatlarni qabul qilishini e’tiborga olib, bunday funksiyalarni mantiqiy algebra funksiyalari (MAF) deb ataymiz.
Mantiqiy algebra funklsiyalarini vujudga keltirishga mo‘ljallangan qurilmalar mantiqiy qurilmalar yoki raqamli qurilmalar deb ataladi.
Raqamli qurilmalarni (yoki ularning tugunlarini) turli alomatlariga ko‘ra turlarga ajratish mumkin.
Kodli so‘zlarni kiritish va chiqarish usuliga asosan, ketma-ket, parallel va aralash ishlaydigan mantiqiy qurilmalarga ajratiladi.
Ketma-ket ishlash tamoyiliga asoslangan qurilmaning kirish qismiga kodli so‘zlarning simvollari bir vaqtda emas, vaqt bo‘yicha ketma-ket simvol ortidan simvol uzatiladi (ya’ni ketma-ket shaklda). Huddi shunday ketma-ket shaklda chiqish so‘zi uzatiladi. 5-rasmda shunday qurilmaga misol keltirilgan. Rasmdagi qurilma log.1 ni chiqarish bilan kirish qismidagi simvollarning mos tushmaganlini, log.0 ni chiqarib simvollarning ustma-ust tushganligini bildirishini idrok etish qiyin emas (haqiqatdan ham, Kir₁ = 1 va Kir₂ = 0 yoki Kir₁ = 0 va Kir₂= 1 bo‘lib simvollar ustma-ust tushmaganda qurilmaning chiqishida Chiqish=1, kirish simvollari Kir₁=1 и Kir₂=1 yoki Kir₁=0 и Kir₂=0 bo‘lib, ustma-ust tushganda esa chiqishga Chiqish = 0).

5-rasm.
Parallel ishlash qurilmasining kirish qismiga har bir kodli so‘zning n ta simvoli bir vaqtda kelib tushadi (parallel shaklda).Aynan shunday shaklda chiqish qismida, chiqish so‘zi tuziladi. Ravshanki, kodli so‘zlarni qabul qilish va uzatishning parallel shaklida kirish (chiqish) so‘zining har bir razryadi uchun qurilmada alohida kirish yo‘li bo‘lishi kerak. Bunday qurilmaga misol sifatida 6-rasm ko‘rsatilgan. Qurilma kirish so‘zlarining razryadlari ustidan rasmda ko‘rsatilgan qurilma singari, lekin parallel shaklda aynan shu mantiqiy operatsiyani bajaradi. Qurilmaning kirish qismi, har biri parallel shakldagi, uch razryadli kirish kodli so‘zlarni qabul qilish uchun ikki guruhga (I va II) ajratilgan. Qurilmaning chiqish qismida parallel shaklda uch razryadli chiqish so‘zi hosil bo‘ladi.

Kirish 1		1		t
Kirish 2		n		t
Kirish 3		1		t
Kirish 1		0		t
Kirish 2		1		t
Kirish 3		1		t
Chiqish 1		1		t
Chiqish 2		1		t
Chiqish 3		0		t

6-rasm

Aralash tamoyilga asosan qurilmalarda kiritish va chiqarish kodli so‘zlari turli shakllarda ifodalanadi. Masalan, kiritish so‘zlari – ketma-ket shaklda, chiqarish so‘zlari – parallel shaklda uzatiladi. Aralash ishlash qurilmalari kodli so‘zlarni bir shakldan boshqasiga ifodalash uchun foydalaniladi (ketma-ket shakldan parallelga va aksincha)
Mantiqiy qurilmalar bajaradigan funksiyasiga qarab ikki sinfga ajratiladi: kombinatsiyali qurilmalar (va mos ravishda kombinatsiyali sxemalar) va ketma-ketlilik qurilmalari (ketma-ketlilik sxemalari).
Kombinatsiyali qurilmalarda (xotirasiz avtomat deb ham ataluvchi) chiqishdagi har bir simvol (man.0 yoki man.1), shu vaqt momentida qurilmaning kirish qismidagi simvollari orqali aniqlanadi va bu kirish qismlarida oldin simvollar uzatilganligi bilan bog‘liq emas. Bu ma’noda aralash qurilmalar xotiraga ega emas (ular qurilmaning oldingi ishi haqidagi ma’lumotni saqlamaydi).
Ketma-ketlilik qurilmalarida (xotirali avtomatlarda) chiqish signali faqat shu momentda kirish qismida uzatilayotgan simvollar to‘plami bilan emas, qurilmaning ichki holati bilan ham aniqlanadi. Bu degani, qurilmaning butun ishlash jarayonidagi barcha oldingi vaqt momentlarida qanday simvollar uzatilganligi bilan aniqlanadi. Shuning uchun, ketma-ketlilik qurilmalari xotiraga ega desa bo‘ladi. Kombinatsiyali va ketma-ketlilik qurilmalariga misol ko‘ramiz.
Faraz qilaylik, 7-rasm kirishdagi signallarning ustma-ust tushishini aniqlovchi chiqishdagi signalni tuzishga mo’ljallangan: ikkita kirishda ham yoki man.1, yoki man.0 uzatilsa chiqishda log.1 uzatiladi; agar kirishning bittasida man.1, boshqasida man.0 uzatilayotgan bo‘lsa qurilmaning chiqishida man.0 hosil bo‘ladi



7-rasm

Bunday tuzilma kombinatsiyali hisoblanadi va bunda chiqishda tuzilayotgan mantiqiy funksiyaning qiymati, shu vaqt momentidagi uning argumentlarining qiymati bilan aniqlanadi.

Boshqa misolni ko‘rib chiqamiz. 8-rasmdagi hisoblagich impulslarni sanaydi. Vaqtning har bir momentida uning holati, bitirishga kelib tushgan impulslarning soniga teng. Shiqish axboroti berilgan vaqt intervaligacha hisoblagichning holati qanday bo‘lganligiga va berilgan vaqt intervalida kirishga impuls tushishiga bog‘liq. Shunday qilib, berilgan qurilma ketma-ketlilik qurilmasini tashkil qilar ekan.

8-rasm