ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΚΕΦΑΛΑΙΩΝ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΠΑΡΑΓΡΑΦΟΣ 6.6 ΣΕΛ. 154 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΠΑΡΑΓΡΑΦΟΣ 6.6 ΣΕΛ. 154 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1. Τι είναι το flip flop ; Ποιους τύπους flip flops γνωρίζετε ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 135) Το flip flop είναι ένα σύγχρονο ακολουθιακό κύκλωμα, οι έξοδοι του οποίου ανταποκρίνονται στις εισόδους του όταν εφαρμόζονται παλμοί ρολογιού (clock pulses) σε μία είσοδο του flip flop που ονομάζεται είσοδος ρολογιού (CP). Οι πλέον συχνά χρησιμοποιούμενοι τύποι flip flops είναι οι ακόλουθοι : R-S, D, J-K, T. 2. Σε έναν μανταλωτή με πύλες NAND : Ποιες τιμές πρέπει να έχουν οι είσοδοι για να παραμένει αμετάβλητη η έξοδος του ; Ποιες τιμές έχουν οι έξοδοι του στην κατάσταση μηδενισμού ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 132) Για να παραμένει αμετάβλητη η έξοδος του μανταλωτή θα πρέπει να βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας δηλαδή οι είσοδοί του να έχουν λογικό «1». S=1, R=1 Οι έξοδοι του σε κατάσταση μηδενισμού είναι : _ Q= και Q=1 3. Σε έναν μανταλωτή με πύλες NOR : Ποιες τιμές πρέπει να έχουν οι είσοδοι για να παραμένει αμετάβλητη η έξοδος του ; Ποιες τιμές πρέπει να έχουν οι είσοδοι του για να πάει από την κατάσταση ηρεμίας στην κατάσταση μηδενισμού ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 134) Για να παραμένει αμετάβλητη η έξοδος του μανταλωτή θα πρέπει να βρίσκεται σε κατάσταση ηρεμίας δηλαδή οι είσοδοί του να έχουν λογικό. S=, R= Για να πάει ο μανταλωτής από την κατάσταση ηρεμίας στην κατάσταση μηδενισμού θα πρέπει οι είσοδοι του να είναι : S= και R=1. 4. Πιο από τα παρακάτω είναι σωστό και ποιο λάθος ; Η επόμενη κατάσταση του R S flip flop είναι Q=, όταν S=1 και R= Αν ο παλμός εισόδου είναι CP= τότε το D flip flop δεν μπορεί να αλλάξει κατάσταση, ανεξάρτητα από την τιμή της εισόδου D. Η κατάσταση του J K flip flop αντιστρέφεται, όταν J=1 και K=1. Η κατάσταση του T flip flop αντιστρέφεται, όταν T=. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ 135, 136, 138, 139) ΛΑΘΟΣ ΣΩΣΤΟ ΣΩΣΤΟ ΛΑΘΟΣ 5. Να εξηγήσετε τι σημαίνει διέγερση ενός μανταλωτή ή ενός flip flop. Να εξηγήσετε τον τρόπο διέγερσης των μανταλωτών και των flip flop. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 14) 1

Η κατάσταση ενός μανταλωτή ή ενός flip flop μεταβάλλεται με την αλλαγή ενός σήματος εισόδου που ονομάζεται διέγερση ή πυροδότηση (triggering). Οι μανταλωτές διεγείρονται και φεύγουν από την κατάσταση ηρεμίας με την αλλαγή τιμής (λογικού επιπέδου) των σημάτων εισόδου τους. Τα flip flop διεγείρονται με τους παλμούς ρολογιού (clock) τους. Οι παλμοί μπορεί να είναι θετικοί ή αρνητικοί. Η μετάβαση από το στο 1 ονομάζεται θετική και η μετάβαση από το 1 στο ονομάζεται αρνητική. 6. Ποια είναι η βασική διαφορά ανάμεσα στις σύγχρονες και τις ασύγχρονες εισόδους ενός flip flop; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 141, 142) Η επίδραση των σύγχρονων εισόδων στο flip flop συγχρονίζεται με την είσοδο του ρολογιού, ενώ η επίδραση των ασύγχρονων εισόδων του flip flop δεν εξαρτάτε από τους παλμούς του ρολογιού και καθορίζουν την κατάσταση του flip flop ανεξάρτητα από τις τιμές των σύγχρονων εισόδων. 7. Όταν οι ασύγχρονες είσοδοι ενός J K flip flop, που ενεργοποιούνται με λογικό, είναι PRESET= και CLEAR=1, τότε το flip flop τίθεται : Σε κατάσταση θέσης (Q=1). Σε κατάσταση μηδενισμού (Q=) ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 142) Η σωστή απάντηση είναι η «α». 8. Να σχεδιαστεί η κυματομορφή εξόδου του D flip flop (με Q=1 στη χρονική στιγμή t =), όταν δίνονται οι παρακάτω κυματομορφές εισόδων ενός D flip flop που διεγείρεται με το αρνητικό μέτωπο του παλμού του ρολογιού. CP 1 D 1 Q 1 t t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t 9 9. Να σχεδιαστεί η κυματομορφή εξόδου του J K flip flop (με Q=1 στη χρονική στιγμή t =), όταν δίνονται οι παρακάτω κυματομορφές εισόδων ενός J K flip flop που διεγείρεται με το αρνητικό μέτωπο του παλμού ρολογιού και με ασύγχρονες εισόδους, οι οποίες ενεργοποιούνται με λογική κατάσταση. 2

J 1 K 1 CP 1 PRESET 1 CLEAR 1 Q 1 t t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 1. Τι είναι ένας καταχωρητής ; ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΠΑΡΑΓΡΑΦΟΣ 7.7 ΣΕΛ. 176 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 158) Ένας καταχωρητής (register) είναι ένα κύκλωμα που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση πληροφοριών. Αποτελείται από flip flop και πύλες για τον έλεγχο της μεταφοράς της πληροφορίας από και προς τον καταχωρητή. (ένας καταχωρητής n bits κατασκευάζεται από μια ομάδα n flip flops και μπορεί να αποθηκεύσει πληροφορία n bits). 2. Τι είναι ένας καταχωρητής ολίσθησης ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 159) Καταχωρητής ολίσθησης (shift register) είναι ένας καταχωρητής στον οποίο η έξοδος του κάθε flip flop τροφοδοτεί την είσοδο του γειτονικού του. Ένας καταχωρητής ολίσθησης ολισθαίνει τα δεδομένα του από ένα flip flop στο γειτονικό του με κάθε παλμό του κοινού ρολογιού του. 3. Ένας καταχωρητής ολίσθησης SISO των 4 bits έχει : a) Μία είσοδο ; b) Δύο εισόδους ; c) Τέσσερις εισόδους ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 16) Η σωστή απάντηση είναι η α. 3

4. Ένας καταχωρητής ολίσθησης SISO των 4 bits έχει την πληροφορία «111». Να γράψετε τα περιεχόμενα του για πέντε διαδοχικούς παλμούς ρολογιού καθώς επίσης και τις καταστάσεις της σειριακής του εξόδου. Δίνεται ότι η σειριακή του είσοδος θα είναι μόνιμα σε λογική κατάσταση «1». ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 163 σχήμα 7.3.2) Η λέξη είναι «MSB 111 LSB». Επειδή δεν μας αναφέρει τι είδους ολίσθησης είναι (δεξιάς ή αριστερής) θεωρούμε ότι είναι δεξιάς. ΡΟΛΟΙ ΕΙΣΟΔΟΣ Q3 Q2 Q1 Αρχική κατάσταση 1ος παλμός 2ος παλμός 3ος παλμός 4ος παλμός 5ος παλμός Q ΕΞΟΔΟΣ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5. Ένας καταχωρητής ολίσθησης SISO αποτελείται από 1 flip flop και η συχνότητα του παλμού του ρολογιού του είναι 1 KHz (περίοδος = 1 msec). Πόσο θα καθυστερούν τα δεδομένα για να περάσουν μέσα από αυτόν τον καταχωρητή ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 162) Η ψηφιακή είσοδος (bit) που τοποθετείται στον καταχωρητή τύπου SISO, εμφανίζεται στην έξοδό του μετά από ένα πλήθος παλμών ρολογιού ίσο με το μήκος του καταχωρητή ολίσθησης που είναι ίσο με το πλήθος των flip flops με τα οποία έχει κατασκευαστή. Άρα : 1*1msec=1 msec. 6. Σε έναν καταχωρητή αριστερής ολίσθησης SISO των 4 bits θέλουμε να φορτώσουμε την λέξη «111». Να γράψεται την τιμή της εισόδου, τα περιεχόμενα του καταχωρητή και την τιμή της εξόδου για τέσσερις παλμούς ρολογιού. Δίνεται ότι η αρχική κατάσταση του καταχωρητή είναι. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 163) Η λέξη είναι «MSB 111 LSB». Στον αριστερής ολίσθησης καταχωρητή SISO τοποθετείται πρώτα το MSB. ΡΟΛΟΙ Q3 ΕΞΟΔΟΣ Q2 Q1 Q ΕΙΣΟΔΟΣ Αρχική κατάσταση 1ος παλμός 1 1 2ος παλμός 1 1 1 3ος παλμός 1 1 4ος παλμός 1 1 1 1 4

7. Σε έναν καταχωρητή δεξιάς ολίσθησης SISO των 4 bits θέλουμε να φορτώσουμε την λέξη «111». Να γράψεται την τιμή της εισόδου, τα περιεχόμενα του καταχωρητή και την τιμή της εξόδου για τέσσερις παλμούς ρολογιού. Δίνεται ότι η αρχική κατάσταση του καταχωρητή είναι. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 163 σχήμα 7.3.2) Η λέξη είναι «MSB 111 LSB». Στον δεξιάς ολίσθησης καταχωρητή SISO τοποθετείται πρώτα το LSB. ΡΟΛΟΙ ΕΙΣΟΔΟΣ Q3 Q2 Q1 Q ΕΞΟΔΟΣ Αρχική κατάσταση 1ος παλμός 1 1 2ος παλμός 1 3ος παλμός 1 1 1 4ος παλμός 1 1 1 1 8. Σε έναν καταχωρητή ολίσθησης SIPO των 4 bits δίνουμε στην είσοδο του δεδομένα με την ακόλουθη σειρά «,1,1,1». Μετά από τέσσερις παλμούς ρολογιού ο καταχωρητής περιέχει τη λέξη «111». δίνεται ότι η αρχική κατάσταση του καταχωρητή είναι. Ο καταχωρητής είναι δεξιάς ή αριστερής ολίσθησης ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ. Εφόσον τα ψηφία δίνονται με μια συγκεκριμένη σειρά δεν μπορούμε να καταλάβουμε εάν δίνουμε πρώτα το LSB ή το MSB για να βρούμε με μία πρώτη προσέγγιση εάν είναι δεξιάς ή αριστερής ολίσθησης. Από πείρας μπορούμε να καταλάβουμε ότι είναι δεξιάς διότι το ψηφίο μπαίνει πρώτο και βγαίνει τελευτώ από αριστερά προς τα δεξιά. Το επιβεβαιώνουμε με έναν πίνακα. Είναι δεξιάς. ΡΟΛΟΙ ΕΙΣΟΔΟΣ Q3 Q2 Q1 Q Αρχική κατάσταση 1ος παλμός 2ος παλμός 1 1 3ος παλμός 1 1 1 4ος παλμός 1 1 1 1 9. Σε έναν καταχωρητή δεξιάς ολίσθησής SIPO των 2 bits δίνονται οι παρακάτω κυματομορφές των παλμών ρολογιού (clock) και της εισόδου (data). Να σχεδιάσετε τις κυματομορφές των εξόδων των δύο flip flops του καταχωρητή που διεγείρονται με το αρνητικό μέτωπο του ρολογιού. Δίνεται ότι η αρχική κατάσταση του καταχωρητή είναι. 5

ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 165 σχήμα 7.3.5) CP 1 DATA 1 Q 1 1 Q 1 t t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t 9 t 1 t 11 1.Ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της σειριακής μεταφοράς δεδομένων συγκριτικά με την παράλληλη μεταφορά. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 17, 171). Τα πλεονεκτήματα της σειριακής μεταφοράς δεδομένων είναι : Ότι χρησιμοποιείται ένας αγωγός (μικρό κόστος). Μπορούμε να καλύψουμε μεγαλύτερη απόσταση. Τα μειονεκτήματα της σειριακής μεταφοράς δεδομένων είναι : Ο χρόνος μετάδοσης της ψηφιακής πληροφορίας είναι μεγαλύτερος άρα ο ρυθμός μετάδοσης είναι μικρότερος. Χρειάζεται συγχρονισμός μεταξύ πομπού και δέκτη. 11.Τι τύπου καταχωρητές ολίσθησης χρησιμοποιούνται για τη σειριακή σύνδεση δύο συστημάτων που επεξεργάζονται πληροφορίες σε παράλληλη μορφή ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 171). Χρησιμοποιείτε ένας PISO ως πομπός και ένας SIPO ως δέκτης. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΠΑΡΑΓΡΑΦΟΣ 8.7 ΣΕΛ. 196 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1. Περιγράψτε τον τρόπο με τον οποίο διαδίδονται οι παλμοί του ρολογιού σε έναν ασύγχρονο απαριθμητή. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 181). Οι παλμοί του ρολογιού σε έναν ασύγχρονο απαριθμητή διαδίδονται σειριακά στο εσωτερικό του κυκλώματος από την έξοδο του κάθε flip flop στην είσοδο ρολογιού του επόμενου flip flop. Το σήμα του ρολογιού μεταδίδεται μέσω του απαριθμητή σαν κυμάτωση. 6

2. Να σχεδιάσετε έναν προς τα πάνω ασύγχρονο δυαδικό απαριθμητή των 3 bits χρησιμοποιώντας J K flip flops. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (ΣΕΛ. 181 σχήμα 8.3.1). 3. Ποια flip flops πρέπει να αλλάξουν κατάσταση σε έναν προς τα πάνω ασύγχρονο δυαδικό απαριθμητή των 4 bits για να πάει στην επόμενη κατάσταση, όταν η προηγούμενη είναι : 11 11 1111 ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 182, πίνακας 8.3.1) ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΕΠΟΜΕΝΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Q4 Q3 Q2 Q1 Q4 Q3 Q2 Q1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4. Να σχεδιάσετε έναν προς τα πάνω σύγχρονο δυαδικό απαριθμητή των 3 bits χρησιμοποιώντας j k flip flops. 7

ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 187, σχήμα 8.4.1) 5. Ποιες είναι οι βασικές διαφορές μεταξύ ενός ασύγχρονου και ενός σύγχρονου απαριθμητή ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ.18,187) Η βασικότερη διαφορά μεταξύ ενός ασύγχρονου και ενός σύγχρονου απαριθμητή είναι ότι στον ασύγχρονο η έξοδος του ενός flip flop γίνεται είσοδος ρολογιού τoυ επόμενου flip flop ενώ στον σύγχρονο όλες οι είσοδοι ρολογιού των flip flop είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους σε μια γεννήτρια ρολογιού. Επίσης στους σύγχρονους απαριθμητές άνω των 2 flip flops θα πρέπει να συνδέσουμε και πύλες AND. 6. Ένας προς τα κάτω δυαδικός απαριθμητής των 4 bits έχει δυνατότητα παράλληλης φόρτωσης. Αν στις εισόδους φόρτωσης θέσουμε 4 3 2 1 =11, να δώσετε τις διαφορετικές καταστάσεις των flip flops του απαριθμητή έως ότου μηδενισθεί. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. (189, 191) Q4 Q3 Q2 Q1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7. Πόσες διαφορετικές καταστάσεις παίρνει ένας απαριθμητής modulo 8 και ποιες είναι αυτές, αν ο απαριθμητής είναι προς τα πάνω και ξεκινά από το μηδέν ; 8

ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 193) Ένας απαριθμητής modulo 8 παίρνει Ν -1=7 διαφορετικές καταστάσεις (όπου Ν=modulo). Q3 Q2 Q1 Αρχική κατάσταση 1 1 2 1 3 1 1 4 1 5 1 1 6 1 1 7 1 1 1 8. Να σχεδιάσετε έναν προς τα πάνω ασύγχρονο δυαδικό απαριθμητή modulo 6 χρησιμοποιώντας τρία j k flip flops. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 193,194). 9. Ένας ασύγχρονος δυαδικός απαριθμητής των 4 bits χρησιμοποιείται σαν διαιρέτης συχνότητας. Ποια θα είναι η συχνότητα εξόδου του τελευταίου flip flop αν η συχνότητα που εφαρμόζεται στην είσοδο του ρολογιού του πρώτου flip flop είναι 16 HZ. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 195). Η συχνότητα του τελευταίου flip flop Θα είναι 1 Hz. Γιατί ισχύει ότι f N =f 1 /2 N όπου Ν ο αριθμός των bits (flip flops). 1.Ο μέγιστος αριθμός παλμών που μπορούν να απαριθμηθούν με έναν δυαδικό απαριθμητή των 8 bits σε ένα κύκλο μέτρησης είναι : a) 128 b) 256 c) 124 9

ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ.193). Σε ένα κύκλο μέτρησης ο απαριθμητής έχει μετρήσει 2 8 =256 παλμούς. Άρα η σωστή απάντηση είναι το b. 11.Αν σε έναν προς τα πάνω δυαδικό απαριθμητή χρησιμοποιήσουμε για εξόδους τις συμπληρωματικές εξόδους των flip flops που τον αποτελούν, τότε ο απαριθμητής μετρά προς τα κάτω. ΣΩΣΤΟ ΛΑΘΟΣ ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 188), Η σωστή απάντηση είναι η πρώτη. Δηλαδή σωστό. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΠΑΡΑΓΡΑΦΟΣ 1.8 ΣΕΛ. 247,248 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1. Δίνονται οι χωρητικότητες των παρακάτω μνημών. Να προσδιορίσετε τον αριθμό των γραμμών διευθύνσεων και εισόδων εξόδων δεδομένων για κάθε μνήμη. 1Kx16 bits 8Kx8 bits 16Kx8 bits 512x8 bits 32Mx1 bits ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 225). Ακροδέκτες διευθύνσεων Ακροδέκτες δεδομένων 1Kx8 bits 1K=2 1 άρα 1 ακροδέκτες 8 8Kx8 bits 8Κ=2 3 +2 1 = 2 13 άρα 13 ακροδέκτες 8 16Kx8 bits 16Κ=2 4 +2 1 =2 14 άρα 14 ακροδέκτες 8 512x8 bits 512=2 9 άρα 9 ακροδέκτες 8 32Mx1 bit 32Μ=2 5 +2 2 =2 25 άρα 25 ακροδέκτες 1 2. Ποια η διαφορά της EPROM και της PROM ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 227,228) Η διαφορά μεταξύ των δύο μνημών είναι ότι η EPROM μπορεί να επανεγγραφή. 3. Να περιγράψετε την διαδικασία επανεγγραφής μιας μνήμης EPROM. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 228) Η διαδικασία της διαγραφής γίνεται με ειδικές συσκευές με τις οποίες οι EPROM φωτίζονται με υπεριώδη φωτισμό μέσω του παράθυρού τους. Η διαδικασία του προγραμματισμού γίνεται με την χρήση συσκευών προγραμματισμού όπου εφαρμόζονται κατάλληλες τάσεις ανάλογα με τα δεδομένα προγραμματισμού. 4. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των EEPROM σε σύγκριση με τις EPROM ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ.228) 1

Ένα πλεονέκτημα είναι ότι μπορούν να διαγραφούν ηλεκτρικά, κατά την διαδικασία αυτή δεν σβήνονται όλα τα δεδομένα όπως στην EPROM άλλα μόνο των λέξεων οι οποίες θα επαναπρογραμματιστούν. Και το δεύτερο πλεονέκτημα είναι ότι μπορούν να προγραμματιστούν πάνω στο κύκλωμα στο οποίο είναι ενσωματωμένες. 5. Τι ονομάζουμε ανάγνωση μνήμης, εγγραφή μνήμης και χωρητικότητα μνήμης ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 222, 221) Ανάγνωση είναι η διαδικασία με την οποία τα δεδομένα μιας λέξης μνήμης, τα οποία είναι αποθηκευμένα σε μια συγκεκριμένη διεύθυνση μεταφέρονται στις εξόδους της μνήμης. Εγγραφή είναι η διαδικασία με την οποία τοποθετούμε νέα δεδομένα μιας λέξης σε μία συγκεκριμένη διεύθυνση. Χωρητικότητα είναι ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά μιας μνήμης και εκφράζει των συνολικό αριθμό των bits που μπορεί να αποθηκεύσει. 6. Σε μία ψηφιακή φωτογραφική μηχανή θα χρησιμοποιηθεί μνήμη FLASH για την αποθήκευση φωτογραφιών. Αν κάθε φωτογραφία χρειάζεται 16 KB μνήμης για την αποθήκευση της, τι χωρητικότητα θα πρέπει να έχει η μνήμη για την αποθήκευση 32 φωτογραφιών ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ Η συνολική χωρητικότητα της μνήμης θα πρέπει να είναι : 32*16ΚΒ=512ΚΒ. 7. Σε ένα κινητό τηλέφωνο χρησιμοποιείται μνήμη EEPROM χωρητικότητας 4 KB για την αποθήκευση αριθμών τηλεφώνου. Αν τα στοιχεία για κάθε αριθμό τηλεφώνου και το όνομα του κατόχου του χρειάζονται χώρο αποθήκευσης 32 bytes πόσοι αριθμοί τηλεφώνου μπορούν να αποθηκευτούν ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ Οι αριθμοί τηλεφώνων που μπορούν να αποθηκευτούν είναι : 4ΚΒ/32bytes=4bytes/32bytes=125 αριθμοί 8. Πόσες γραμμές διεύθυνσης απαιτούνται για μία μνήμη RAM 512 λέξεων ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ.225) Οι γραμμές διεύθυνσης που απαιτούνται για μία μνήμη είναι : 512=2 9 άρα 9 ακροδέκτες 9. Μία λέξη δεδομένων αποθηκεύεται σε μία μνήμη στην διεύθυνση FB16. Ποια θα είναι η ακολουθία των 1 και τα οποία θα υπάρχουν στις 16 γραμμές διευθύνσεων όταν επιλεγεί αυτή η θέση μνήμης ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ.22,221) Ο αριθμός αυτός είναι δεκαεξαδικός, θα πρέπει να των μετατρέψουμε σε δυαδικό.(σελ. 41,42). F B 1 6 1111 111 1 11 Άρα [1111111111] 2 1.Ποια είναι η βασική διαφορά των μνημών RAM και ROM ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ.246) Η βασική διαφορά μεταξύ των δύο μνημών είναι ότι η μνήμη RAM χάνει τα δεδομένα της μόλις διακοπή η τροφοδοσία ενώ η ROM όχι. 11

11.Ποιες είναι οι διαφορές των στατικών και δυναμικών RAM ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 234,235) Οι διαφορές των στατικών και δυναμικών RAM είναι : Στον τρόπο κατασκευής του κυττάρου μνήμης στις SRAM είναι flip flop ενώ στις DRAM είναι πυκνωτής. Οι διευθύνσεις στις DRAM χωρίζονται στην μέση. Έτσι περιορίζεται ο αριθμός των ακροδεκτών στο μισό. Στις DRAM θα πρέπει να υπάρχει ένα κύκλωμα εσωτερικά ή εξωτερικά για να εκτελεί την διαδικασία περιοδικής επαναφόρτισης. 12.Ένα Ο.Κ μνήμης SRAM έχει χωρητικότητα 256χ8 bits. Πόσους ακροδέκτες θα πρέπει να έχει ; Να περιγράψετε σύντομα τη λειτουργία των ακροδεκτών. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 225,238) Το Ο.Κ έχει 256=2 8 δηλαδή 8 ακροδέκτες διευθύνσεων και 8 ακροδέκτες δεδομένων, εάν υπολογίσουμε και τους ακροδέκτες ελέγχου τότε έχουμε και άλλους τρεις [(RD,WR),CE,ΟΕ] εάν βάλουμε και του ακροδέκτες τροφοδοσίας τότε προσθέτουμε και άλλους δύο (Vcc, GND). Σύνολο 21 ακροδέκτες. Οι ακροδέκτες διευθύνσεων είναι είσοδοι και σε αυτούς δίνουμε την διεύθυνση στην οποία είναι αποθηκευμένη η πληροφορία. Οι ακροδέκτες των δεδομένων είναι είσοδοι και έξοδοι και σ αυτούς δίνουμε δεδομένα για εγγραφή ή παίρνουμε όταν πραγματοποιούμε ανάγνωση. Οι ακροδέκτες ελέγχου ελέγχουν το Ο.Κ και οι ακροδέκτες τροφοδοσίας παρέχουν την απαιτούμενη ενεργεία για να λειτουργεί το Ο.Κ. 13.Πόσα Ο.Κ στατικής μνήμης RAM χωρητικότητας 128χ8 bits χρειάζονται για τη δημιουργία μιας μνήμης χωρητικότητας 512 bytes ; Να σχεδιάσετε το κύκλωμα επέκτασης της χωρητικότητας της μνήμης. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 244). Βήμα 1 ο : 512/128=4 άρα θα πρέπει να χρησιμοποιήσουμε 4 Ο.Κ των 128. Βήμα 2 ο : 2 2 άρα οι επιπλέων γραμμές διεύθυνσης που πρέπει να χρησιμοποιήσουμε είναι 2. Βήμα 3 ο : χρησιμοποιούμε έναν αποκωδικοποιητή 2χ2 2 δηλαδή έναν 2χ4 στο οποίο οδηγούμε τις επιπλέων 2 διευθύνσεις ως είσοδο και τις εξόδους του τις οδηγούμε στα CE των Ο.Κ. των μνημών Βήμα 4 ο : συνδέουμε παράλληλα όλες τις γραμμές διεύθυνσης, δεδομένων και R/W των Ο.Κ. μνήμης που χρησιμοποιούμε. Το σχήμα είναι ίδιο με αυτό του σχήματος 1.5.2 σελ. 243 με μερικές διαφορές. Οι ακροδέκτες των διευθύνσεων είναι 2 7 =128 δηλαδή 7 από Α έως Α6, οι δύο επιπλέων είναι οι Α7 και Α8, οι οποίοι οδηγούνται στις εισόδους του αποκωδικοποιητή Α, Β. 14.Πόσα Ο.Κ στατικής μνήμης RAM χωρητικότητας 64χ8 bits χρειάζονται για τη δημιουργία μιας μνήμης χωρητικότητας 64χ32 bits ; Να σχεδιάσετε το κύκλωμα επέκτασης της διάστασης της λέξης της μνήμης. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 242). Η χωρητικότητες είναι ίδιες στα Ο.Κ αλλάζουν μόνο οι ακροδέκτες δεδομένων, άρα θα κάνουμε επέκταση της διάστασης της λέξης. Βήμα 1 ο : διαιρούμε το συνολικό μήκος λέξης δια το μήκος της λέξης του διαθέσιμου Ο.Κ. 32/8=4 άρα θα χρειαστούμε 4 Ο.Κ. Βήμα 2 ο : οι ακροδέκτες των δεδομένων θα έχουν ως εξής : 12

Από το 1 ο Ο.Κ θα είναι από D (LSB) έως D7 (MSB). Από το 2 ο Ο.Κ θα είναι από D8 (LSB) έως D15 (MSB). Από το 3 ο Ο.Κ θα είναι από D16 (LSB) έως D23 (MSB). Από το 4 ο Ο.Κ θα είναι από D24 (LSB) έως D31 (MSB). Βήμα 3 ο : συνδέουμε παράλληλα όλες τις γραμμές διευθύνσεων και ελέγχου (CS, R/W) ενώ οι γραμμές των δεδομένων θα είναι όπως στο βήμα 2 ο. Δίαυλος διευθύνσεων (από CPU) R/W R/W R/W R/W CS CS CS CS D D7 D D7 D D7 D D7 D D31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 ΠΑΡΑΓΡΑΦΟΣ 11.12 ΣΕΛ. 272,273 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1. Να ορίσετε την διακριτική ικανότητα, την ακρίβεια και το χρόνο αποκατάστασης ενός μετατροπέα D/A. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 26,261) Διακριτική ικανότητα ενός μετατροπέα D/A είναι ο αριθμός των bits της λέξης εισόδου που χρησιμοποιεί ο μετατροπέας για την παραγωγή του αναλογικού σήματος στην έξοδό του. Με τον όρο ακρίβεια ενός μετατροπέα D/A εννοούμε τη διαφορά της πραγματικής εξόδου από την ιδανική. Ως χρόνο αποκατάστασης ενός μετατροπέα D/A ορίζουμε τον χρόνο από τη στιγμή που εφαρμόζουμε στις εισόδους του μετατροπέα μια ψηφιακή λέξη μέχρι την εμφάνιση της αντίστοιχης αναλογικής εξόδου του. 13

2. Ποια είναι η διακριτική ικανότητα ενός μετατροπέα D/A των 12 bits ; Εάν η περιοχή τάσης λειτουργίας του είναι 1 V, ποια είναι η ελάχιστη μεταβολή της αναλογικής τάσης εξόδου του ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 255) Η διακριτική ικανότητα του μετατροπέα είναι 12 bits. Και η ελάχιστη μεταβολή της αναλογικής τάσης εξόδου του είναι : V mes =ΔV/(2 N -1)=1 V/(2 12-1)=1 V/ 495=,25 V=2,5 mv. 3. Ένας μετατροπέας D/A των 4 bits παράγει μια τάση εξόδου 8 V με ψηφιακή λέξη εισόδου 1. Αν η ελάχιστη τάση που παράγει ο μετατροπέας D/A είναι V, ποια θα είναι η τάση εξόδου του για την ψηφιακή λέξη εισόδου 1111 ; ποια είναι η διακριτική ικανότητα του μετατροπέα D/A. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 255). Η διακριτική ικανότητα του μετατροπέα είναι 4 bits. Για ψηφιακή λέξη MSB1LSB παράγει τάση 8 V δηλαδή : V out =V mes *(b O *2 +b 1 *2 1 +b 2 *2 2 +b 3 *2 3 )=>8 V= V mes *(*1+*2+*4+1*8)=>8 V= V mes *8 άρα V mes =1 V. Η ελάχιστη τάση που παράγει ο μετατροπέας είναι V δηλαδή για ψηφιακή λέξη θα έχουμε V. Η τάση για ψηφιακή λέξη 1111 θα είναι : V out =V mes *(b O *2 +b 1 *2 1 +b 2 *2 2 +b 3 *2 3 )=1V*(1*1+1*2+1*4+1*8)=1V*15=15 V. 4. Σε μία εφαρμογή πρέπει να επιλέξετε ένα μετατροπέα D/A με ανάλυση μέτρησης 1 V και περιοχή τάσης λειτουργίας V έως 15 V. Να καθορίσετε τη διακριτική ικανότητα του μετατροπέα D/A που θα επιλέξετε. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 255) Η ανάλυση μέτρησης είναι V mes =1V. Η περιοχή τάσης λειτουργίας είναι ΔV=V max -V min =15V-V=15V. Άρα V mes =ΔV/(2 N -1)=> 1V=15V/(2 N -1)=> (2 N -1)=15V/1V=> (2 N -1)=15=> 2 N =15+1=16 άρα 2 4 δηλαδή η διακριτική ικανότητα του μετατροπέα είναι 4 bits 5. Να ορίσετε την διακριτική ικανότητα, την ακρίβεια και το χρόνο μετατροπής ενός μετατροπέα A/D. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 268). Η διακριτική ικανότητα ενός μετατροπέα A/D είναι ο αριθμός των bits που χρησιμοποιεί ο μετατροπέας για να αναπαραστήσει ένα αναλογικό σήμα. Με τον όρο ακρίβεια ενός μετατροπέα A/D εννοούμε τη διαφορά της πραγματικής εξόδου από την ιδανική. Ως χρόνο μετατροπής ενός μετατροπέα A/D ορίζουμε τον χρόνο που απαιτείται για την ψηφιοποίηση της αναλογικής τάσης που εφαρμόζεται στην είσοδο του μετατροπέα. 6. Ποια είναι η διακριτική ικανότητα ενός μετατροπέα A/D των 12 bits ; Εάν η συνολική τάση εισόδου του είναι 1 V, ποιο είναι το βήμα κβάντισης του μετατροπέα A/D ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 268,262). Η διακριτική ικανότητα του μετατροπέα είναι 12 bits. Η συνολική τάση εισόδου του είναι ΔV=1V. Άρα q=δv/(2 N -1)=1V/(2 12-1)=1V/(496-1)=,25V=2,5mV. 14

7. Ένας μετατροπέας A/D των 4 bits παράγει για τάση εισόδου 1 V την ψηφιακή λέξη 1. Αν η ελάχιστη τάση που ψηφιοποιεί ο μετατροπέας A/D είναι V, ποια θα είναι η ψηφιακή του έξοδος για την τάση εισόδου των 1.25 V ; Να βρείτε το βήμα κβάντισης του μετατροπέα A/D. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 262) Η διακριτική ικανότητα του μετατροπέα είναι 4 bits. Για τάση εισόδου 1V παράγει την ψηφιακή λέξη MSB1LSB άρα : V in =q*(b O *2 +b 1 *2 1 +b 2 *2 2 +b 3 *2 3 )=> 1V=q*(*1+*2+*4+1*8)=> 1V=q*8 => q=1v/8=,125v=125mv. Άρα το βήμα κβάντισης είναι 125mV. Για τάση εισόδου 1,25V η ψηφιακή λέξη θα είναι : V in =q*(b O *2 +b 1 *2 1 +b 2 *2 2 +b 3 *2 3 )=> 1,25V=,125V*(b O *2 +b 1 *2 1 +b 2 *2 2 +b 3 *2 3 )=> (b O *2 +b 1 *2 1 +b 2 *2 2 +b 3 *2 3 )=1,25V/,125V=> (b O *2 +b 1 *2 1 +b 2 *2 2 +b 3 *2 3 )=1 Ο αριθμός 1 μετατρέπετε σε δυαδικό : (b O *2 +b 1 *2 1 +b 2 *2 2 +b 3 *2 3 )= (*2 +1*2 1 +*2 2 +1*2 3 )=MSB(11)LSB 8. Αν η ελάχιστη είσοδος ενός μετατροπέα A/D είναι V και η μέγιστη 1 V, ποια διακριτική ικανότητα πρέπει να έχει ο μετατροπέας A/D ώστε το βήμα κβάντισης να είναι μικρότερο από 2 mv ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 262). Η ελάχιστη είσοδος είναι V και η μέγιστη 1V άρα ΔV=V max -V min =1V-V=1V. Το βήμα κβάντισης πρέπει να είναι μικρότερο από 2mV δηλαδή q<2mv. Άρα q=δv/(2 N -1)=>,2V=1V/(2 N -1)=> (2 N -1)=1V/,2V=> (2 N -1)= 5=> 2 N =5+1=51. Δηλαδή το 2 N θα πρέπει να είναι μεγαλύτερο του 51 για να έχουμε q<2mv, δηλαδή 2 9 =512 άρα ο μετατροπέας μας θα πρέπει να έχει διακριτική ικανότητα 9 bits. 9. Σε μία εφαρμογή πρέπει να επιλέξετε ένα μετατροπέα A/D με βήμα κβάντισης 1 V και περιοχή τάσης λειτουργίας από V έως 15 V. Να καθορίσετε τη διακριτική ικανότητα του μετατροπέα A/D που θα επιλέξετε. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 262). Το βήμα κβάντισης του μετατροπέα είναι q=1v. Η περιοχή τάσης λειτουργίας του είναι από V έως 15 V δηλαδή ΔV=V max -V min =15V-V=15V Η διακριτική ικανότητα του μετατροπέα είναι : q=δv/(2 N -1)=> 1V=15V/(2 N -1)=> (2 N -1)=15V/1V=> (2 N -1)=15=> 2 N =15+1=16=2 4 δηλαδή 4 bits. 1. Σε μία εφαρμογή μέτρησης θερμοκρασίας του περιβάλλοντος θέλουμε την ψηφιοποίηση της εξόδου ενός κυκλώματος προσαρμογής ενός αισθητήρα θερμοκρασίας. Η περιοχή των θερμοκρασιών που θέλουμε να μετρήσουμε είναι από -3 ο C έως +7 ο C σε βήματα των 1 ο C. Ποια ή διακριτική ικανότητα του μετατροπέα A/D που θα επιλέξουμε για την εφαρμογή αυτή ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 262) Θα πρέπει να αντιστοιχήσουμε τους βαθμούς C σε τάση, ας πούμε ότι 1 ο C = 1V τότε η περιοχή τάσης λειτουργίας του μετατροπέα θα είναι : ΔV=V max -V min =7V-(-3V)=7V+3V=1V Το βήμα κβάντισης θα είναι q=1v (μετράμε σε βήματα του 1 ο C). Άρα q=δv/(2 N -1)=> 1V=1V/(2 N -1)=> (2 N -1)=1V/1V=> (2 N -1)=1=> 2 N =1+1=11. Ο πλησιέστερος αριθμός είναι το 128=2 7, δηλαδή ο μετατροπέας μας θα πρέπει να έχει διακριτική ικανότητα 7 bits. 15

11. Σε μία εφαρμογή κατασκευής μιας ηλεκτρονικής ψηφιακής ζυγαριάς θέλουμε να ψηφιοποιείται η έξοδος του αισθητήρα ζύγισης. Αν η ζυγαριά πρέπει να ζυγίζει βάρη έως 12 Kgr, σε βήματα του,5 Kgr, ποια η διακριτική ικανότητα του μετατροπέα A/D που θα επιλέξουμε ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ.262). Θα πρέπει να αντιστοιχήσουμε τα κιλά σε τάση, ας πούμε ότι 1 ο Kgr = 1V τότε η περιοχή τάσης λειτουργίας του μετατροπέα θα είναι : ΔV=V max -V min =12V-V=12V (αφού ζυγίζει από 12 Kgr). Το βήμα κβάντισης θα είναι q=,5v (αφού ζυγίζουμε σε βήματα,5 Kgr). Άρα q=δv/(2 N -1)=>,5V=12V/(2 N -1)=> (2 N -1)=12V/,5V=> (2 N -1)=24=> 2 N =24+1=241. Ο πλησιέστερος αριθμός είναι το 256=2 8, δηλαδή ο μετατροπέας μας θα πρέπει να έχει διακριτική ικανότητα 8 bits. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 12 ΠΑΡΑΓΡΑΦΟΣ 12.5 ΣΕΛ. 284 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1. Ποια η βασική διαφορά ενός κυκλώματος ασταθή πολυδονητή από ένα κύκλωμα μονοσταθή πολυδονητή ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 276) Η βασική διαφορά μεταξύ των δύο κυκλωμάτων είναι ότι ο ασταθής δεν χρειάζεται εξωτερική διέγερση. 2. Στο κύκλωμα μονοσταθή πολυδονητή (σχήμα 12.2.2) οι τιμές των εξωτερικών εξαρτημάτων είναι : R 1 =1KΩ, R 2 =1KΩ, R 3 =33Ω, C 1 =1μf, C 2 =,1μF. Ποια είναι η διάρκεια του παλμού εξόδου ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 28). Η διάρκεια του παλμού εξόδου σε κατάσταση ΟΝ είναι : T P =1,1*R 1 *C 1 =1,1*1KΩ*1μF=1,1*1*1 3 Ω*1*1-6 F= 11*1-3 =11msec=1,1 sec 3. Στο κύκλωμα ασταθή πολυδονητή (σχήμα 12.2.5) οι τιμές των εξωτερικών εξαρτημάτων είναι : R 1 =22KΩ, R 2 =82KΩ, R 3 =33Ω, R 4 =33Ω, C 1 =,47μf, C 2 =,1μF. Να υπολογιστούν : t ON, t OFF, T, f και το duty cycle της κυματομορφής εξόδου. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 282). Η διάρκεια του παλμού σε κατάσταση HIGH είναι : t ON =,693*(R 1 +R 2 )*C 1 =,693*(22KΩ+82KΩ)*,47μF=,693*842KΩ*,47μF=,693*842*1 3 Ω *,47*1-6 F= 274,24782*1-3 = 274,24782 msec=,28 sec. Η διάρκεια του παλμού σε κατάσταση LOW είναι : t OFF =,693*R 2 *C 1 =,693*82KΩ*,47μF=,693*82*1 3 Ω*,47*1-6 F= 267,822*1-3 = 267,822msec=,27sec. Η περίοδος της κυματομορφής είναι : T=t ON +t OFF =,28sec+,27sec=,55 sec. ή T=,693*(R 1 +2*R 2 )*C 1 = 541,332*1-3 = 541,33msec=,54sec. Η συχνότητα των ταλαντώσεων είναι : f=1/t=1/,55sec= 1,82 Hz. Ή f=1,44/(r 1 +2*R 2 )*C 1 =,185*1 3 =1,85 Hz. Ο κύκλος εργασίας είναι : dc%=(t ON /T)*1=(,28sec/,55sec)*1=51% ή dc%=[(r 1 +R 2 )/(R 1 +2*R 2 )]*1=5,7% 16

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 (Δομή & Λειτουργία Μ/Υ) ΣΕΛ. 92 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 1. Ποια τα βασικά τμήματα ενός υπολογιστικού συστήματος και ποια η λειτουργία του καθενός από αυτά ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 67-71) Τα βασικά τμήματα ενός υπολογιστικού συστήματος είναι : Κ.Μ.Ε Κεντρική μονάδα επεξεργασίας. Κύρια μνήμη. Μονάδες εισόδου εξόδου. Διάδρομοι. Ως Κ.Μ.Ε χρησιμοποιείται ένας μικροεπεξεργαστής ο οποίος είναι ένα Ο.Κ γενικού σκοπού το οποίο μπορεί να προγραμματιστεί, μέσα σε αυτόν γίνεται η επεξεργασία των δεδομένων με εντολές. Η κύρια μνήμη είναι ένας χώρος στον οποίο ο υπολογιστής φυλάει δεδομένα ή εντολές προς εκτέλεση, αποτελείται από δύο ειδών μνήμες RAM και ROM. Οι μονάδες εισόδου εξόδου είναι ένα σύνολο συσκευών ή διατάξεων που επιτρέπουν τη μετατροπή πληροφοριών από αναλογική σε ψηφιακή μορφή και αντίστροφα έτσι ώστε να μπορεί ο υπολογιστής να επικοινωνεί με το περιβάλλον. Ένας διάδρομος είναι μια ομάδα αγωγών που χρησιμοποιείται για την επικοινωνία των μονάδων του υπολογιστή. Υπάρχουν τρεις διάδρομοι : ο διάδρομος διευθύνσεων, δεδομένων και ελέγχου. 2. Από ποια τμήματα αποτελείται ένας μικροεπεξεργαστής ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 73). Ένας μικροεπεξεργαστής αποτελείται από τα ακόλουθα τμήματα : Την αριθμητική και λογική μονάδα ALU. Την μονάδα ελέγχου CU Τους καταχωρητές registers. 3. Ποιοι είναι οι βασικοί καταχωρητές ενός μικροεπεξεργαστή ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 75). Οι βασικοί καταχωρητές ενός μ/ε είναι : Ο απαριθμητής προγράμματος PC. Ο καταχωρητής εντολών IR. Ο δείκτης στοίβας SP. Ο καταχωρητής κατάστασης SR. 4. Ποια τα είδη εντολών ενός τυπικού μικροεπεξεργαστή ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ.8). Τα είδη των εντολών ενός τυπικού μ/ε είναι : Εντολές μεταφοράς δεδομένων. Εντολές αριθμητικών πράξεων. Εντολές λογικών πράξεων. Εντολές άλματος. 17

5. Περιγράψτε τα στάδια εκτέλεσης μίας εντολής σε ένα τυπικό μικροεπεξεργαστή. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 77). Τα στάδια εκτέλεσης μίας εντολής είναι τα εξής : Κλήση εντολής. Αποκωδικοποίηση εντολής. Εκτέλεση εντολής. Στην κλήση εντολής μεταφέρεται ο κώδικας της επόμενης εντολής από την μνήμη. Στην αποκωδικοποίηση εντολής αν η εντολή περιέχει και άλλα bytes δεδομένων, τότε μεταφέρεται από την μνήμη και η υπόλοιπη εντολή. Στην εκτέλεση εντολής, εκτελείτε η εντολή η οποία εξαρτάτε από το είδος της. 6. Σε τι διαφέρει η συμβολική γλώσσα από τη γλώσσα μηχανής ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 78). Η συγγραφή ενός προγράμματος σε συμβολική γλώσσα είναι πιο εύκολη από ότι σε γλώσσα μηχανής. Στη συμβολική γλώσσα οι εντολές συμβολίζονται από μία λέξη ενώ στην γλώσσα μηχανής οι εντολές γράφονται σε δυαδικούς αριθμούς. 7. Αναφέρετε τους τρόπους διευθυνσιοδότησης της μνήμης. ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 81-84). Οι τρόποι διευθυνσιοδότησης της μνήμης είναι οι εξής : Άμεση αναφορά στην μνήμη. Απευθείας αναφορά στην μνήμη. Αναφορά στην μνήμη καταχωρητών. Έμμεση αναφορά μέσω καταχωρητή. 8. Αναφέρετε τα χαρακτηριστικά ως προς τα οποία διακρίνουμε τους μικροεπεξεργαστές. Σε ποια είδη διακρίνουμε τους μικροεπεξεργαστές ως προς καθένα από αυτά ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 84-89). Τα χαρακτηριστικά ως προς τα οποία διακρίνουμε τους μ/ε είναι τα εξής : Η συχνότητα λειτουργίας. Το μήκος λέξης. Το ρεπερτόριο εντολών. Ως προς την συχνότητα λειτουργίας τους διακρίνουμε σε αργούς και γρήγορους. Ως προς το μήκος λέξης σε 8-μπιτους, 16-μπιτους, 32-μπιτους, 64-μπιτους. Και ως προς το ρεπερτόριο εντολών σε μ/ε διευρυμένου ρεπερτορίου CISC και μειωμένου ρεπερτορίου RISC. 9. Ποιες είναι οι πιο γνωστές οικογένειες επεξεργαστών ; ποια τα μέλη κάθε μιας από αυτές ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 89,9). Οι ποιο γνωστές οικογένειες επεξεργαστών είναι η οικογένεια της INTEL και η οικογένεια της MOTOROLA. Τα μέλη της κάθε μία από αυτές είναι : INTEL MOTOROLA 888 688 886 68 8286 682 8386 683 18

8486 684 PENTIUM POWER PC 1. Σε τι διαφέρει ένας μικροελεγκτής από ένα μικροεπεξεργαστή ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 9,91). Ένας μικροελεγκτής διαφέρει από έναν μικροεπεξεργαστή στο ότι ο μικροελεγκτής ως Ο.Κ περιέχει όλα τα βασικά τμήματα ενός υπολογιστικού συστήματος με περισσότερα περιφερειακά συστήματα και συσκευές εισόδων εξόδων. 11. Γιατί οι μικροελεγκτές είναι χρήσιμοι στο σχεδιασμό μικρουπολογιστικών συστημάτων ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 91). Οι μικροελεγκτές είναι χρήσιμοι στο σχεδιασμό μικρουπολογιστικών συστημάτων στα οποία υπάρχει αυξημένη ανάγκη για χρήση περιφερειακών συσκευών. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 (Δομή & Λειτουργία Μ/Υ) ΣΕΛ. 113 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 1. Τι είναι πολυπλεξία ακροδεκτών και ποια η χρησιμότητά της ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 96). Η πολυπλεξία των ακροδεκτών είναι μια μέθοδος σύμφωνα με την οποία χρησιμοποιούμε ένα μέρος των ακροδεκτών των διευθύνσεων ως ακροδέκτες δεδομένων με σκοπό την μείωση των συνολικών ακροδεκτών του μικροεπεξεργαστή. 2. Με ποιους τρόπους μπορούμε να διευθυνσιοδοτήσουμε συσκευές εισόδου εξόδου σε ένα μικρουπολογιστικό σύστημα ;Ποια τα πλεονεκτήματα και ποια τα μειονεκτήματα κάθε τρόπου ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 99,1). Οι τρόποι με του οποίους μπορούμε να διευθυνσιοδοτήσουμε συσκευές εισόδου εξόδου είναι οι εξής : Είσοδος έξοδος με ειδικές εντολές. Είσοδος έξοδος με απεικόνιση μνήμης. Τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της κάθε μεθόδου είναι : Είσοδος έξοδος με ειδικές εντολές. Πλεονεκτήματα. Οι διευθύνσεις των θυρών εισόδου εξόδου δεν αποτελούν τμήμα των διευθύνσεων μνήμης. Είσοδος έξοδος με ειδικές εντολές. Μειονεκτήματα. Στον διάδρομο ελέγχου εκτός από τα γνωστά σήματα έχουμε και επιπρόσθετα σήματα που μας πληροφορούν αν η προσπέλαση γίνεται σε μνήμη ή περιφερειακή συσκευή. Η μεταφορά δεδομένων γίνεται από και προς τον συσσωρευτή. Είσοδος έξοδος με απεικόνιση μνήμης. Πλεονεκτήματα. Οι εντολές αναφοράς στη μνήμη μπορούν να χρησιμοποιηθούν και είσοδο έξοδο. Οι περισσότεροι καταχωρητές του μικροεπεξεργαστή μπορούν να ανταλλάξουν πληροφορίες με συσκευές εισόδου εξόδου. Είσοδος έξοδος με απεικόνιση μνήμης. Μειονεκτήματα. Μειώνεται το πλήθος των θέσεων μνήμης που μπορεί να προσπελάσει ο μικροεπεξεργαστής. 19

Οι εντολές προσπέλασης μνήμης είναι συνήθως μεγαλύτερες από τις εντολές τύπου εισόδου εξόδου. Έτσι το μήκος του προγράμματος αυξάνεται. 3. Με ποιους τρόπους μπορεί να εξυπηρετήσει ένας μικροεπεξεργαστής μια μονάδα εισόδου εξόδου ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 1). Οι τρόποι με του οποίους μπορεί να εξυπηρετήσει ένας μικροεπεξεργαστής μια μονάδα εισόδου εξόδου είναι : Ελεγχόμενη από πρόγραμμα. Με χρήση διακοπών. Χρησιμοποιώντας ειδικό επεξεργαστή. 4. Τι είναι οι διακοπές ; ποια είναι η διαδικασία που ακολουθείται προκειμένου να εξυπηρετηθεί μια περιφερειακή συσκευή με την μέθοδο των διακοπών ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 12,14). Οι διακοπές είναι ένας τρόπος εξυπηρέτησης περιφερειακών συσκευών, ο οποίος αφήνει το μικροεπεξεργαστή αφιερωμένο στην εκτέλεση του κυρίως προγράμματος και ασχολείται με κάποια περιφερειακή συσκευή μόνο όταν αυτή ζητήσει εξυπηρέτηση. Η διαδικασία εξυπηρέτησης μιας μίας περιφερειακής συσκευής με την μέθοδο των διακοπών αποτελείται από τα ακόλουθα βήματα : Ολοκληρώνεται η εντολή την οποία εκτελούσε ο μ/ε. Απενεργοποιούνται όλες οι διακοπές. Σώζεται στη στοίβα η κατάσταση του μ/ε (PC, SR). Εκτελείται η υπορουτίνα εξυπηρέτησης διακοπής. Ανακτάται η κατάσταση του μ/ε από την στοίβα και επιστρέφεται ο έλεγχος στο πρόγραμμα στην επόμενη εντολή από εκείνη που είχε τελευταία εκτελεστεί. 5. Ποια τα πλεονεκτήματα της χρήσης διακοπών για την εξυπηρέτηση περιφερειακών συσκευών ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 12-14) Τα πλεονεκτήματα για την εξυπηρέτηση περιφερειακών συσκευών με την μέθοδο τής χρήσης των διακοπών είναι τα εξής : Η συσκευή εξυπηρετείται μόνο όταν χρειάζεται αφήνοντας τον μ/ε να ασχοληθεί αποκλειστικά με την εκτέλεση του κυρίως προγράμματος. Δεν χρειάζεται συνεχής παρακολούθηση των συσκευών. Σύμφωνα με τα παραπάνω το πρόγραμμα γίνεται πιο μικρό και εκτελείται πιο γρήγορα. 6. Περιγράψτε τη διαδικασία μεταφοράς δεδομένων μεταξύ μιας περιφερειακής συσκευής και της μνήμης χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της απευθείας προσπέλασης μνήμης (DMA). ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ.16). Για τη μεταφορά κάποιων δεδομένων από ένα περιφερειακό προς τη μνήμη με τη μέθοδο απευθείας προσπέλασης μνήμης (DMA), εκτελούνται τα ακόλουθα βήματα : Η διασύνδεση της περιφερειακής συσκευής στέλνει στον ελεγκτή μια αίτηση για εξυπηρέτηση DMA. Ο ελεγκτής ενεργοποιεί το σήμα αίτησης για απόκτηση του διαδρόμου (HOLD). Ο μ/ε αποκρίνεται με ένα σήμα αποδοχής αίτησης απόκτησης (HLDA) και ελευθερώνει το διάδρομο δεδομένων, διευθύνσεων και ελέγχου. Ο ελεγκτής DMA αποκτά τον έλεγχο των διαδρόμων. 2

Ο ελεγκτής στέλνει στη διασύνδεση ένα σήμα αποδοχής DMA με το οποίο ζητά από αυτή να τοποθετήσει τα δεδομένα στο διάδρομο δεδομένων (για λειτουργία εισόδου), ή να πάρει τα επόμενα δεδομένα που είναι τοποθετημένα πάνω στο διάδρομο (για λειτουργία εξόδου). Το προς μεταφορά δεδομένο μεταφέρεται από ή προς τη θέση μνήμης που δηλώνεται μέσω του διαδρόμου διευθύνσεων που ελέγχεται από τον καταχωρητή διεύθυνσης DMA. Στη συνέχεια αυξάνει ο καταχωρητής διευθύνσεων και ο απαριθμητής δεδομένων μειώνεται κατά 1 μέχρι να μεταφερθούν όλα τα δεδομένα. 7. Ποια τα πλεονεκτήματα της μεταφοράς δεδομένων μεταξύ μιας περιφερειακής συσκευής και της μνήμης χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της απευθείας προσπέλασης μνήμης ; ΑΠΑΝΤΗΣΗ (σελ. 15) Με την μέθοδο DMA έχουμε τα εξής πλεονεκτήματα : Στην περίπτωση που θέλουμε να μεταφερθεί μεγάλη ποσότητα δεδομένων σε μικρό χρονικό διάστημα, με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται ο μέγιστος ρυθμός μεταφοράς. Το υπολογιστικό σύστημα εκτελεί την είσοδο έξοδο σύμφωνα με τη μέγιστη ταχύτητα μεταφοράς της συσκευής. Δημιουργήθηκε από Λευθερούδη Θεόδωρο ΠΕ 178. Κυριακή, 16 Μαρτίου 214 21