ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ

Σχετικά έγγραφα
Ψηφιακοί Υπολογιστές

Σ ή. : υαδικά. Ε ό. ή Ενότητα

1 η Θεµατική Ενότητα : Δυαδικά Συστήµατα

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ

Υπολογιστές και Πληροφορία 1

Επανάληψη Βασικών Στοιχείων Ψηφιακής Λογικής

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Αριθμητικά Συστήματα. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

1. Βάσεις αριθμητικών συστημάτων 2. Μετατροπές μεταξύ ξύβάσεων 3. Αρνητικοί δυαδικοί αριθμοί 4. Αριθμητικές πράξεις δυαδικών αριθμών

Αριθµητική υπολογιστών

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 12

Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Λογικός Σχεδιασµός και Σχεδιασµός Η/Υ. ΗΜΥ-210: Εαρινό Εξάµηνο Σκοπός του µαθήµατος. Ψηφιακά Συστήµατα. Περίληψη. Εύρος Τάσης (Voltage(

Περιεχόμενα. Πρώτο Κεφάλαιο. Εισαγωγή στα Ψηφιακά Συστήματα. Δεύτερο Κεφάλαιο. Αριθμητικά Συστήματα Κώδικες

Αριθμητικά Συστήματα

Ενότητα 8 Η ΠΥΛΗ XOR ΚΑΙ ΟΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ

Αρχιτεκτονική Μηχανής. Αποθήκευση εδοµένων

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ ΚΑΙ ΚΩ ΙΚΕΣ 1

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

ΘΕΜΑ : ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΗΣΗΣ. ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 1 περιόδους. 22/1/ :11 Όνομα: Λεκάκης Κωνσταντίνος καθ. Τεχνολογίας

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Ελίνα Μακρή

Εισαγωγή στην Πληροφορική ΓΕΝΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ TEI ΧΑΛΚΙ ΑΣ

Κεφάλαιο 2 Η έννοια και η παράσταση της πληροφορίας στον ΗΥ. Εφ. Πληροφορικής Κεφ. 2 Καραμαούνας Πολύκαρπος 1

Αριθμητικά Συστήματα Η ανάγκη του ανθρώπου για μετρήσεις οδήγησε αρχικά στην επινόηση των αριθμών Κατόπιν, στην επινόηση συμβόλων για τη παράσταση

Εργαστήριο ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ. Εισαγωγή

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Τετάρτη 5-12/11/2014. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ 3 ου και 4 ου ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Η/Υ Α ΕΞΑΜΗΝΟ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Κεφάλαιο 2

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ

2. Κώδικες 2. ΚΩΔΙΚΕΣ

Πληροφορική. Ενότητα 4 η : Κωδικοποίηση & Παράσταση Δεδομένων. Ι. Ψαρομήλιγκος Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

Εισαγωγή στην Πληροφορική & τον Προγραμματισμό

Περιεχόµενα. οµή Η/Υ: Αναπαράσταση εδοµένων. υαδικό σύστηµα. Συστήµατα Αρίθµησης υαδικό Οκταδικό εκαεξαδικό Παραδείγµατα

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία ιάλεξη 11

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I Ενότητα 6

Εισαγωγή στους Η/Υ. Γιώργος Δημητρίου. Μάθημα 7 και 8: Αναπαραστάσεις. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας - Τμήμα Πληροφορικής

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Αρχιτεκτονική-Ι. Ενότητα 1: Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική -Ι

5.1 Θεωρητική εισαγωγή

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΚΩ ΙΚΕΣ

Εισαγωγή στην επιστήµη των υπολογιστών ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Ψηφιακά Κυκλώματα Ι. Μάθημα 1: Δυαδικά συστήματα - Κώδικες. Λευτέρης Καπετανάκης

Ψηφιακή Σχεδίαση. Ενότητα: ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ No:01. Δρ. Μηνάς Δασυγένης. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

Ψηφιακά Συστήματα. 2. Κώδικες

100 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

! Εάν ο αριθμός διαθέτει περισσότερα bits, χρησιμοποιούμε μεγαλύτερες δυνάμεις του 2. ! Προσοχή στη θέση του περισσότερο σημαντικού bit!

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΑ & ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Ενότητα 4. Εισαγωγή στην Πληροφορική. Αναπαράσταση δεδοµένων. Αναπαράσταση πληροφορίας. υαδικοί αριθµοί. Χειµερινό Εξάµηνο

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Πράξεις με δυαδικούς αριθμούς

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΞEΙΔΙΚΕΥΣΕΙΣ ΣΕ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΚΑΙ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I. 4 η ΔΙΑΛΕΞΗ Αριθμητικά Συστήματα

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ

3.1 εκαδικό και υαδικό

Κ15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 2: Δυαδικό Σύστημα / Αναπαραστάσεις

Παράσταση αριθμών «κινητής υποδιαστολής» floating point

ΗΜΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Ψηφιακά Συστήματα. 1. Συστήματα Αριθμών

Συστήµατα Αριθµών, Πληροφορία, και Ψηφιακή Υπολογιστές

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. 5 ο Μάθημα. Λεωνίδας Αλεξόπουλος Λέκτορας ΕΜΠ. url:

Εισαγωγή στον Προγραμματισμό

Δυαδικά Συστήματα. URL:

9. OIΚΟΥΜΕΝΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΕΙΣΟ ΩΝ

Συνδυαστικά Λογικά Κυκλώματα

Εισαγωγή στην πληροφορική

4.1 Θεωρητική εισαγωγή

7 η Θεµατική Ενότητα : Καταχωρητές, Μετρητές και Μονάδες Μνήµης

Βασική δοµή και Λειτουργία Υπολογιστή

Συστήματα αρίθμησης. = α n-1 *b n-1 + a n-2 *b n-2 + +a 1 b 1 + a 0 όπου τα 0 a i b-1

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

Ελίνα Μακρή

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ. ΜΑΘΗΜΑ 2 ο. ΑΛΓΕΒΡΑ Boole ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Πρόλογος...9 ΚΕΦ. 1. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ - ΚΩΔΙΚΕΣ

Εισαγωγή στην επιστήµη των υπολογιστών. Πράξεις µε µπιτ

1. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. α i. (α i β i ) (1.3) όπου: η= το πλήθος ακεραίων ψηφίων του αριθμού Ν. n-1

Κεφάλαιο 2 Κωδικοποίηση & Αποκωδικοποίηση

ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ/ΙΟΥΝΙΟΥ 2014

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Πράξεις με μπιτ

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

ΠΛΗ10 Κεφάλαιο 2. ΠΛH10 Εισαγωγή στην Πληροφορική: Τόμος Α Κεφάλαιο: : Αριθμητική περιοχή της ALU 2.5: Κυκλώματα Υπολογιστών

1 η Θεµατική Ενότητα : Αριθµητικά Κυκλώµατα. Επιµέλεια διαφανειών: Χρ. Καβουσιανός

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Ψηφιακά Κυκλώματα (1 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

Τμήμα Οικιακής Οικονομίας και Οικολογίας. Αναπαράσταση Αριθμών

Περιεχόµενα. Πρόλογος Εισαγωγή 21

ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΡΑΓΚΙΑΟΥΡΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ Ι. Τα επιμέρους τμήματα Η ΟΜΗ TOY ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ. Αναπαράσταση μεγεθών. Αναλογική αναπαράσταση ΚΕΝΤΡΙΚΗ ΜΝΗΜΗ ΜΟΝΑ Α ΕΛΕΓΧΟΥ

Κεφάλαιο 4. Λογική Σχεδίαση

Εισαγωγή στην επιστήµη των υπολογιστών. Πράξεις µε µπιτ

Τμήμα Χρηματοοικονομικής & Ελεγκτικής ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας. Πληροφορική Ι. Μάθημα 4 ο Πράξεις με bits. Δρ.

Οργάνωση Η/Υ. Γιώργος ηµητρίου. Μάθηµα 2 ο. Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας - Τµήµα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και ικτύων

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι JAVA Τμήμα θεωρίας με Α.Μ. σε 8 & 9 11/10/07

ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ. ιδάσκων : ρ. Β. ΒΑΛΑΜΟΝΤΕΣ. Πύλες - Άλγεβρα Boole 1

Δυαδικη παρασταση αριθμων και συμβολων

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Υπολογιστές και Δεδομένα Κεφάλαιο 2ο Αναπαράσταση Δεδομένων

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Τμήμα Μαθηματικών, ΕΚΠΑ. Ακαδ. έτος

Transcript:

Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Εργαστήριο Ενσύρµατης Τηλεπικοινωνίας ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ ιδάσκων: Καθηγητής Ν. Φακωτάκης

Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Εργαστήριο Ενσύρµατης Τηλεπικοινωνίας ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ Μάθηµα 1: υαδικά συστήµατα ιδάσκων: Καθηγητής Ν. Φακωτάκης

Ψηφιακή εποχή Δυαδικά Συστήματα Ψηφιακοί υπολογιστές Πολλές επιστηµονικές, βιοµηχανικές και εµπορικές εφαρµογές ιαστηµικά προγράµµατα Ψηφιακά συστήµατα Ψηφιακά τηλεφωνικά κέντρα Ψηφιακές κάµερες Υπολογιστικές µηχανές, PDA's ψηφιακή TV ιακριτά συστήµατα επεξεργασίας πληροφορίας

Γιατί δυαδικά; Τα σηµερινά ψηφιακά ηλεκτρονικά συστήµατα αποτελούνται από κυκλώµατα transistor. Τα transistor µπορούν να βρίσκονται σε δυο καταστάσεις,on και off. Τα ηλεκτρονικά κυκλώµατα είναι πολύ αναξιόπιστα. Φυσικοί περιορισµοί των ηλεκτρονικών στοιχείων. Η ανθρώπινη λογική τείνει να είναι δυαδική

Ένας ψηφιακός υπολογιστής - Αποθηκευμένο πρόγραμμα - μονάδα ελέγχου - αριθμητικοί υπολογισμοί και λογικές διαδικασίες

υαδικοί αριθµοί (1) εκαδικό σύστηµα: 7392=7x10^3+3x10^2+9x10^1+2x10^0 Γενικά για έναν αριθµό a(5) a(4) a(3) a(2) a(1) a(0). a(-1) a(-2) a(-3) Παράδειγµα δυαδικούαριθµού 1x2^4+1x2^3+0x2^2+1x2^1+0x2^0+1x2^(-1)+1x2^-2=26,75 Παράδειγµα δεκαεξαδικού αριθµού (B65F)=11x16^3+6x16^2+5x16^+15=46687

υαδικοί αριθµοί (2) Βάση (Base or radix) 2 παράδειγµα: 0110 Μετατροπή βάσης αριθµού παράδειγµα: 41 = 101001 Συµπληρώµατα Συµπλήρωµα ως προς 1 (βάση -1) n ( 2 1) N Συµπλήρωµα ως προς 2 (βάση) 2 n N

υαδικοί αριθµοί (3) Συµπλήρωµα ως προς 1 (βάση µείον 1) 1011000 => 0100111 0110010 => 1010010 Συµπλήρωµα ως προς 2 (βάση) 1101100 => 0010100 0110111 => 1001001

υαδικοί αριθµοί (4) Αφαίρεση = πρόσθεση µε το συµπλήρωµα του 2 ου αριθµού υαδικοί αριθµοί µε πρόσηµο Προσηµασµένο πρόσηµο Προσηµασµένο συµπλήρωµα ως προς 1 και Συµπλήρωµα ως προς 2

M + N Οι αριθµητικές πράξεις πάνω σε αριθµούς µε βάση r ακολουθούν τους ίδιους κανόνες, όπως στο δεκαδικό σύστηµα Προσθετέος 1 0 1 1 0 1 Προσθετέος 1 0 0 1 1 1 Άθροισµα 1 0 1 0 1 0 0

M - N M + το συµπλήρωµα ως προς 2 του αριθµού Ν M + (2 n - N) = M - N + 2 n Αν M >N ή Μ=Ν Το άθροισµα θα έχει τελικό κρατούµενο 2 n, το οποίο αγνοείται Αν M < N Παίρνουµε 2 n -(N -M), που είναι το συµπλήρωµα ως προς 2 του (N-M)

Παράδειγµα αφαίρεσης δυαδικών αριθµών X=1010100 και Y=1000011 X=1 0 1 0 1 0 0 Συµπλήρωµα ως προς 2 του Y=0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 αφαιρούµε το κρατούµενο και X-Y=0 0 1 0 0 0 1

Αριθµοί σε διάφορες βάσεις ΔΕΚΑΔΙΚΟ ΔΥΑΔΙΚΟ ΟΚΤΑΔΙΚΟ ΔΕΚΑΕΞΑΔΙΚΟ ΒΑΣΗ=10 ΒΑΣΗ=2 ΒΑΣΗ=8 ΒΑΣΗ=16 0 0 0 0 1 1 1 1 2 10 2 2 3 11 3 3 4 100 4 4 5 101 5 5 6 110 6 6 7 111 7 7 8 1000 10 8 9 1001 11 9 10 1010 12 A 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E 15 1111 17 F

υαδικοί κώδικες (1) n-bit δυαδικός κώδικας 2 n συνδυασµοί BCD Binary Coded Decimal (4-bit) 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101... 9 1001

BCD πρόσθεση υαδικό άθροισµα Αν το άθροισµα είναι > 9, προσθέτουµε 6 στο άθροισµα Παίρνουµε το σωστό ψηφιακό άθροισµα BCD και ένα κρατούµενο

υαδικοί κώδικες (2) Κώδικας ανίχνευσης σφαλµάτων Ένα bit ισοτιµίας (parity bit) άρτιος αριθµός σφαλµάτων δεν ανιχνεύεται 10000001 -> 010000001 (άρτια ισοτιµία-even parity) 110000001 (περιττή-odd) Excess-3 κώδικας BCD κώδικας + 3 Αυτο-συµπληρούµενος (9 s συµπλήρωµαt: 3 = 6; 6 =3)

Bit ισοτιµίας υαδικοί κώδικες (3)

υαδικοί κώδικες (4) Gray κώδικας Μονάχα ένα bit αλλάζει µεταξύ δύο γειτονικών αριθµών Ο κώδικας Gray χρησιµοποιείται σε περιπτώσεις που η κανονική αλληλουχία των δυαδικών αριθµών θα µπορούσε να προκαλέσει σφάλµα ή αβεβαιότητα κατά την µετάβαση από έναν αριθµό στον επόµενο.

Gray κώδικας υαδικοί κώδικες (5)

υαδικοί κώδικες (6) ASCII κώδικας American Standard Code for Information Interchange Αλφαριθµητικοί χαρακτήρες, printable χαρακτήρες (σύµβολα), χαρακτήρες ελέγχου Χαρακτήρες ελέγχου: format effectors, διαχωριστές πληροφορίας και χαρακτήρες ελέγχου επικοινωνίας

υαδικοί κώδικες (7)

υαδική αποθήκευση και καταχωρητές υαδικό κύτταρο 2 δυνατές καταστάσεις Αποθήκευση 1 bit πληροφορίας παραδείγµατα: flip-flop κυκλώµατα, πυρήνες φερρίτη που χρησιµοποιούνται στις µνήµες και θέσεις (διάτρητες/ αδιάτρητες) σε µια κάρτα Καταχωρητής Ένα σύνολο δυαδικών κυττάρων AX in x86 CPU

Μεταφορά καταχωρητή Μεταφορά της πληροφορίας που αποθηκεύεται από ένα καταχωρητή στον επόµενο Μια από τις κύριες διαδικασίες σε ψηφιακά συστήµατα Παράδειγµα

Μεταφορά πληροφορίας

Παράδειγµα επεξεργασίας δυαδικής πληροφορίας

υαδική λογική Άλγεβρα Boole υαδικές µεταβλητές 2 διακριτές τιµές (true or false) Λογικές διεργασίες AND, OR, NOT Πίνακες αληθείας AND OR NOT x y x.y x y x+y x x 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1

Κυκλώµατα διακοπτών: ένα transistor είναι είτε on είτε off L = AB L = A+B

υαδικά σήµατα - Ηλεκτρικά σήµατα: τάσεις ή ρεύµατα - υο διακριτά επίπεδα τάσης: λογικό 1 και λογικό 0 - Η ενδιάµεση περιοχή χρησιµοποιείται µόνο κατά την µετάβαση από την µια κατάσταση στην άλλη

Λογικά κυκλώµατα Λογικές πύλες (1) κυκλώµατα = λογικές διαδροµές Υπολογισµοί και έλεγχοι Συνδυασµός λογικών κυκλωµάτων Λογικές πύλες

Λογικές πύλες (2)

ιάγραµµα χρονισµού

Εργαστήριο Ενσύρµατης Τηλεπικοινωνίας Artificial Intelligence Group http://www.wcl.ee.upatras.gr