Основы цифровой электроники
С самой глубочайшей древности, от начала культуры люди чувствовали необходимость в счете. Исследователи полагают, что предварительно появились мнения описывающие число и только затем, появились слова, означавшие высококачественные характеристики объектов.
Равномерно появились и сложились разные системы счета. Наиболее большое распределение и в древности, и сейчас обрела десятеричная технология исчисления. Это выражается просто: у человека на руках двадцать пальцев, другими словами руки это расчеты с ограниченными возможностями, а которые всегда с собой.
Систем исчисления есть очень много, в целом любое количество вполне может быть началом системы, а не все они хороши и используются на деле. Обширно популярны шестидесятеричная технология, она используется при счете времени: 60 с.= 1 мин. 60 мин.= 1 час и двенадцатеричная, когда счет проводится дюжинами и данная же технология считается финансовой технологией принятой в Англии.
Нас занимает наиболее элементарная и часто встречающаяся в наши дни бинарная (двоичная) технология исчисления. Все ПК от индивидуальных, до суперкомпьютеров Cray-2, все регулирование мировыми субъектами, домашняя автоэлектроника, вещание и телевидение работают в цифровом формате. Базой всей цифровой техники считается как раз бинарная технология исчисления.
А стартовало до сих пор в XVII столетии, когда профессиональный ученик Лейбниц в первый раз обрисовал бинарную технологию исчисления, которую, как думают, он взял из старинных китайских точных трактатов. В конце IXX столетия ученик Д. Буль сообщил и обнародовал работу, которая вводила уравнения алгебры на базе определений официальной логики. Стандартных мнения было всего 2: мнение поистине (true) и мнение неверно (false). Данную работу называют алгеброй логики или Булевой алгеброй.
И в конце концов, в 30-е годы XX столетия Клод Шеннон предохранил интересную диссертацию. Ее проблемой было применение реле и тумблеров для образования простого вычислителя-сумматора. Все механизмы работы были проданы на действиях бинарной математики и Булевой алгебры. На самом деле, на данной диссертации базируется вся цифровая техника, другими словами она стала тем зернышком, из которого повысилось и продолжает увеличиваться большое дерево цифровой электроники.
Бинарная технология исчисления. В ней применяются всего 2 числа: «1» и «0». Для электроники нет ничего не менее комфортного. На самом деле: «1» — лампа пылает, контакт сомкнут, есть импульс. «0» — лампа не пылает, контакт разомкнут, вместо импульса невысокий потенциал. При помощи этих 2-ух чисел можно отразить любое количество.
Сначала это может показаться неловким, в связи с тем что числа выходят чересчур длинными, а принимая во внимание скорость работы сегодняшних микропроцессоров и количество операций за секунду, которая у сверхмощных ПК может добиваться умопомрачительных величин достигающих 20 000 терафлоп, то разрядность показываемых чисел не играет никакой функции. 1 терафлоп это 1 миллион операций за секунду.
Микросхема. Перевод чисел из десятичной системы в бинарную технологию проводится поочередным дроблением числа на 2. 1-ое дележ дает старший круг, а последнее дележ дает младший круг числа.
Уровень логичной единицы не обязательно должен быть уровнем +5,0V, как представлено на чертеже. Закономерная единица могла располагаться в промежутке от + 2,4V до +5V, а закономерный нуль в промежутке от 0V до +0,4V. Если на выходе микросхемы при проверке ее осциллографом на выходе обнаруживалось усилие в промежутке от +0,4 до +2,4, то такое положение именовали «серый» уровень. Он значил:
а) неисправна эта микросхема;
в) данную микросхему подсаживает следующая за ней микросхема.
Так как микросхемы могут быть с различным усилием питания, то и значения закономерного нулевой отметки и логичной единицы будут иметь иные значения. Логику, где закономерная единица позитивна, называют положительной логикой. Есть модели, где закономерная единица равна нолю, а закономерный нуль это импульс негативной полярности.