Bramki NAND i NOR z pełnym wyjściem

Podstawowym funktorem kombinacyjnym w technice TTL jest bramka NAND. Schemat standardowej bramki NAND z tzw. pełnym kolektorem przedstawiono na rys. 6.1 .



Rys. 6.1. Schemat bramki NAND z pełnym wyjściem

Niniejsze ćwiczenie jest poświęcone funkcjonalnym możliwościom scalonych elementów logicznych. podstawowy układ TTL przedstawiony na rys. 6.2 jest modyfikacją układu DTL, w którym iloczyn diodowy zastąpiono układem tranzystorowym. Tranzystor wieloemiterowy można wyrazić diodowym schematem zastępczym (rys. 6.2b). Tak więc pierwszy stopień T1 realizuje koniunkcję. Jeśli choć na jednym wejściu pojawi się "0", to na wyjściu (pierwszego stopnia) otrzymamy również "0". Drugi stopień tranzystora T4 jest inwertorem, czyli że na wyjściu drugiego stopnia otrzymamy negację iloczynu (NAND). Układ przedstawiony na rys. 6.1 jest znacznie bardziej złożony niż układ z rys. 6.2.



Rys. 6.2. Podstawowe układy TTL: a)schemat, b)schemat zastępczy tranzystora dwuemiterowego) Schemat logiczny tego wyrażenia przedstawiono na rys. 6.3a.

Zmiany w stosunku do układu z rys. 6.2a wprowadzono w celu zwiększenia obciążalności bramki. Zastąpienie wcześniejszej techniki DTL techniką TTL zostało podyktowane względami technologicznymi. Uzyskano przy tym zwiększenie szybkości propagacji sygnału przez bramkę oraz zmniejszono koszty produkcji [2,5].
Najczęściej stosowane bramki (NAND) TTL to:
- dwuwejściowe - 400,
- trzywejściowe - 410,
- czterowejściowe - 420,
- ośmiowejściowe - 430.
Funktor NAND jest układem funkcjonalnym pełnym, tzn. że za jego pomocą można realizować każdą funkcję logiczną.
Realizacja sumy za pomocą funktora NAND:
x₁+x₂= ~~(x₁+x₂) =~(~x₁ * ~x₂).



Rys. 6.3. Realizacja NAND: a)sumy logicznej, b) iloczynu logicznego

Realizacja iloczynu za pomocą funktora NAND:
x₁*x₂= ~~(x₁*x₂).
Schemat logiczny tego wyrażenia przedstawiono na rys. 6.3b.

Podobną dyskusję można przeprowadzić dla funktora NOR (rys. 2.4):
- suma logiczna x₁ + x₂ = ~~(x₁ + x₂),
- iloczyn logiczny x₁ * x₂ = ~(~x₁ + ~x₂).



Rys. 6.4. Realizacja NOR: a) sumy logicznej, b) iloczynu logicznego

Należy zwrócić uwagę na fakt równoważności schematów z rys. 6.5 a) i b). Własność ta może być wykorzystana w syntezie funkcji logicznych. Zapisując funkcję logiczną z warunków działania ( z siatki Karnaugha [6.7]), otrzymujemy postać będącą sumą iloczynów. Zgodnie ze wspomnianą zasadą równoważności w miejsce elementów sumy i iloczynów można wstawić elementy NAND bez zmiany funkcji.



Rys. 6.5. Równoważność sieci dwupoziomowej: a) NAND z AND-OR, b) NOR z OR-AND

Przykład 6.1

Za pomocą elementów NAND zrealizować funkcję zadaną siatką Karnaugha przedstawioną na rys. 6.6a.




Rys. 6.6. Funkcja logiczna z przykładu 6.1: a) siatka zależności, b) schemat logiczny

Z siatki tej otrzymujemy funkcję: F= ~a~cd + bcd + a~d. Nie dokonując dodatkowych przekształceń, można stwierdzić, że funkcję tę da się zrealizować za pomocą trzech trzywejściowych i jednego dwuwejściowego funktora NAND. Jeśli dysponujemy tylko prostymi zmiennymi, to należy użyć trzech inwertorów. Funkcję powyższą można przedstawić schematem jak na rys. 6.6b.
Podobne uproszczenia wynikają z równoważności przedstawionej na rys. 6.5b. Wyrażenia otrzymane z warunków nie działania można przedstawić układem dwupoziomowym OR-AND lub równoważnym układem NOR. Bramka NOR, podobnie jak bramka NAND, tworzy układ funkcjonalnie pełny, pozwalając na realizację dowolnej funkcji logicznej, mając do dyspozycji wyłącznie funktory NOR. Schemat ideowy dwuwejściowej bramki NOR przedstawiono na rys. 6.7. Układ ten jest nieco bardziej złożony od bramki NAND.
Obwód T₁' - T₂' steruje wyjściem T₃ - T₄ podobnie (alternatywnie) jak obwód T₁ - T₂. Tranzystory T₂ i T₂' są względem siebie w relacji OR, inwersja występuje na stopniu wyjściowym, tak jak dla bramki NAND.



Rys. 6.7. Schemat dwuwejściowej bramki NOR

Bramka NAND z otwartym kolektorem

W układach cyfrowych stosuje się czasem wspólne przewody transmisyjne, dla kilku bloków funkcjonalnych, zwane magistralą [8]. Ideę tę ilustruje układ przedstawiony na rys. 6.8. Do pojedynczego przewodu jest podłączonych kilka elementów nadających. Jeśli jeden z nadajników zostanie uruchomiony, to potencjał wspólnego przewodu osiąga niski poziom.



Rys. 6.8. Schemat ideowy układu realizującego "sumowanie na drucie"



Rys. 6.9. Schemat bramki NAND z otwartym kolektorem


Gdy niski poziom napięcia na przewodzie magistrali uznamy za aktywny, wtedy mamy do czynienia z funkcją OR na "drucie" magistrali - "sumowanie na drucie" (ang. wired OR). Dla dodatniej konwencji sygnałów logicznych (poziom wysoki odpowiada jedynce logicznej) wyrażenie Y=~x₁~x₂ ... ~x_n. Nie jest to, rzecz jasna, suma logiczna, jednak tradycyjnie mówi się o "sumowaniu na drucie".
oprócz bramek z pełnym kolektorem produkuje się bramki z kolektorem otwartym (ang. Open Collector). Schemat ideowy bramki NAND-OC(z otwartym kolektorem) przedstawiono na rys. 6.9. Bramki z otwartym kolektorem stosuje się w realizacji "sumowania na drucie". Rys. 6.10 przedstawia dwa przykłady wykorzystania omawianej idei sumowania. Przykład a) jest rozwiązaniem podobnym do układu sterowania magistralą przedstawionego na rys. 6.8. Przykład b) pokazuje realizację zadanej funkcji logicznej na podstawie czterech bramek NAND-OC.
Niemal każdy typ bramki logicznej TTL z pełnym kolektorem ma swój odpowiednik bramki z otwartym kolektorem. Na rys. 6.11 przedstawiono układ "sumowanie na drucie" zawierający różne bramki OC, na wyjściu którego otrzymujemy wyrażenie:
Y= ~(x₁x₂) ~(x₃ + x₄)~x₅ = ~(x₁x₂) ~x₃ ~x₄ ~x₅
Stosując bramki z otwartym kolektorem, należy mieć na uwadze fakt, że ze wzrostem liczby bramek m podłączonych do rezystancji Rz maleje obciążalność wyjścia układu. Aby zachować poziom jedynki logicznej i standardowej obciążalności, trzeba odpowiednio dobrać wartość rezystora R_z.

PAMIĘĆ RAM

Pamięć, a raczej pamięć o dostępie swobodnym (RAM), jest w komputerze miejscem służącym do przechowywania informacji dokładnie tak, jak przestrzeń na dysku. Jednak w odróżnieniu od dysku, pamięć jest jedynym miejscem w komputerze, gdzie zostaje wykonana konkretna praca.

Pamięć jest mierzona w bajtach. Bajta można traktować jako pojedynczy znak, literę w środku słowa. Na przykład słowo `szpachla' ma osiem bajtów długości.

Cala strona tekstu ma około 1000 bajtów długości. Aby zrobić

z tego poręczna liczbę, komputerowi fachmani nazywają kilobajtem lub jednym K lub KB. (W praktyce, 1K jest równy 1024 bajty, prawdopodobnie dlatego, że 1024 to jest dwa do potęgi dziesiątej).

Termin megabajt odnosi się do 1000K, czyli jednego miliona bajtów. Skrót MB (lub M) jest używany, aby określać megabajty - 8M oznacza więc 8 megabajtów pamięci. W praktyce jeden megabajt to jest1024K, co jest równe ponad jednemu milionowi bajtów informacji.

Pamięć konwencjonalna - w normalnej sytuacji każdy komputer miałby po prostu „pamięć”,

Ale w DOSie stosowane są rozmaite określenia do nazwania rożnych rodzajów pamięci. Pamięć w której DOS uruchamia programy, jest nazywana pamięcią konwencjonalną.

Pamięć typu expanded- jest dodatkową pamięcią PC. Nie jest to zwykła pamięć konwencjonalna ponad barierą 640K, i musi ona być specjalnie dodana do systemu; żaden komputer nie jest z nią dostarczany automatycznie.

• Jeżeli masz komputer 8088/8086 lub 80286 typu AT, musisz dodać do systemu specjalną kartę rozszerzenia pamięci typu expanded. Karta ta zawiera pamięć typu expanded, dyskietka zaś zawiera oprogramowanie umożliwiające dodanie pamięci do komputera.

• Jeżeli kupimy kartę typu expanded , upewnijmy się, ze jest ona zgodna sprzętowo z LIM 4,0. da nam to 32MB naprawdę użytecznej pamięci i otworzy drzwi interesującym aplikacjom i innym zabawnym rzeczom.

• Jeżeli mamy 386 lub większy system, to możesz przy użyciu specjalnych sterowników oprogramowania, przetworzyć pamięć typu extended komputera na pamięć typu expanded.

Pamięć typu extanded- jest to dowolna pamięć ponad 640K w 80286, AT, 386, lub późniejszych PC. Nie tak jak przy pamięci typu expanded, jest ona po prostu pamięcią dodawana do systemów.

• Jeżeli masz komputer 386, możliwe jest przetworzenie pamięci typu extanded na bardziej użyteczna pamięć typu expanded.

• Jeżeli masz system 286, dowolna dodatkowa pamięć, jaką masz w swoim komputerze, jest pamięcią typu extended. W przeciwieństwie do 386, nie możesz jej bezpośrednio przetworzyć na pamięć typu expanded.

Zarządzanie pamięcią.

Zarządzanie pamięcią jest czymś charakterystycznym dla DOSa. Inne systemy operacyjne robią to automatycznie. W DOSie nie jest to takie proste. Dlatego najlepiej jest zastosować porządny produkt zarządzający pamięcią PC, taki jest QEMM, 386MAX, Netroom. W ten sposób wyciśniesz jak najwięcej z pamięci, a Twoje programy będą Ci tylko za to wdzięczne.

• Zarządzanie pamięcią PC jest możliwe tylko wtedy, gdy jest on wyposażony w mikroprocesor 80386. 486 lub Pentium.

• Starsze PC, wyposażone w mikroprocesory 286 lub 8080. nie maja możliwości zarządzania pamięcią, która jest dostępna w 386i nowszych wersjach.

Zwiększanie ilości pamięci pociąga za sobą cztery złożone kroki:

1. Oblicz ile musisz dodać pamięci. Jeżeli np. masz w swoim systemie tylko 512K, to potrzebujesz dalszych 128K, co zapewni ci pełne 640K pamięci konwencjonalnej. Jeżeli potrzebna jest ci pamięć typu expanded, będziesz musiał dokupić do systemu kartę pamięci typu expanded- oraz pamięć, oraz pamięć którą umieścisz na tej karcie.

2. Oblicz, ile możesz zainstalować pamięci. To jest krok techniczny. Pociąga to za sobą wiedze, o tym jak i w jakich przyrostach jest dodawana pamięć do komputera. Powinieneś dowiedzieć się w sklepie ile możesz mieć pamięci.

3. Kup coś. W takim razie kup kości pamięci lub kartę rozszerzenia, do której są instalowane kości pamięci.

4. Zapłać komuś innemu, aby wetkną kości i fizycznie zwiększył ilość pamięci. Och, możesz to zrobić sam, ale ja bym komuś zapłacił za to majsterkowanie.

---