1 Układy kombinacyjne.pdf

(193 KB) Pobierz
Microsoft Word - PULc_1.doc
1 Układy kombinacyjne
1.1 Kod binarny, zapis liczb w różnych kodach
Zapis liczby w kodzie o podstawie k :
Liczba k = a n * k n + ... + a 5 * k 5 + a 4 * k 4 + a 3 * k 3 + a 2 * k 2 + a 1 * k 1 + a 0 * k 0
a i – cyfry z zakresu 0
k -1;
Dla podstawy k = 10:
Liczba 10 = a n * 10 n + ... + a 5 * 10 5 + a 4 * 10 4 + a 3 * 10 3 + a 2 * 10 2 + a 1 * 10 1 + a 0 * 10 0
czyli zapis :
2 * 10 2 + 4 * 10 1 + 8 * 10 0 = 2 * 100 + 4 * 10 + 8 *1 = 248 10
Dla podstawy k = 2:
Liczba 2 = a n * 2 n + ... + a 5 * 2 5 + a 4 * 2 4 + a 3 * 2 3 + a 2 * 2 2 + a 1 * 2 1 + a 0 * 2 0
czyli zapis :
100110 2 = 1 * 2 5 + 0 * 2 4 + 0 * 2 3 + 1 * 2 2 + 1 * 2 1 + 0 * 2 0 =
1 * 32 + 0 * 16 + 0 * 8 + 1 * 4 + 1 * 2 + 0 * 1 =
32 + 4 + 2 = 38 10
Konwersja liczby w kodzie dziesiętnym na liczbę w kodzie o podstawie k :
Np. dla k = 2 liczba 38 10 = 100110 2
38 : 2 = 19 + 0 r
2 0
19 : 2 = 9 + 1 r
2 1
9 : 2 = 4 + 1 r
2 2
4 : 2 = 2 + 0 r 2 3
2 : 2 = 1 + 0 r 2 4
1 : 2 = 0 + 1 r 2 5
Liczba binarna: 1 0 0 1 1 0
Np. dla k = 8 liczba 139 10 = 213 8
139 : 8 = 17 + 3 r
8 0
17 : 8 = 2 + 1 r
8 1
2 : 8 = 0 + 2 r
8 2
Liczba oktalna: 2 1 3
Przykłady: 36 = 100100 2 = 44 8 = 24 16
15 = 1101 2 = 17 8 = D 16
÷
442241177.005.png
Kod U2:
Liczba U2 = – a n * 2 n + ... + a 5 * 2 5 + a 4 *2 4 + a 3 * 2 3 + a 2 * 2 2 + a 1 * 2 1 + a 0 * 2 0
Np.:
100110 U2 = -1 * 2 5 + 0 * 2 4 + 0 * 2 3 + 1 * 2 2 + 1 * 2 1 + 0 * 2 0 =
-1 * 32 + 0 * 16 + 0 * 8 + 1 * 4 + 1 * 2 + 0 * 1 =
-32 + 4 + 2 = -26 10
Sposób zapisu liczby w kodzie U2
Przykład: Zapisać liczbę –24 w kodzie U2.
Zapisujemy wartość bezwzględną 24 w naturalnym kodzie binarnym
11000 2
Negujemy tak otrzymany wektor bitowy
00111
Do otrzymanego wektora dodajemy binarnie 1
00111
+ 00001
-------
01000
Dopisujemy najbardziej znaczący bit o wartości 1
101000
Tak otrzymany wektor bitowy reprezentuje liczbę –24 w kodzie U2
Zapis liczby z bitem znaku:
W takim zapisie przyjmuje się, że najbardziej znaczący bit reprezentuje znak liczby ( 0 – „+”,
1 – „–”)
Np.: 101101 oznacza
– 13
(pierwszy bit o wartości 1 oznacza liczbę ujemną, pozostałe bity w kodzie naturalnym binarny
reprezentują wartość 13)
Dodawanie liczb ze znakiem w kodzie U2
1011 U2
-5
+1110 U2
-2
----------
----
=1001 U2
-7
1.2 Algebra Boole’a
>,
gdzie: K – zbiór elementów, o oraz i wyróżnione elementy zbioru K ( o niezmiennik + i
niezmiennik
< K , o , i , +,
), + i
operacja na zbiorze K .
O 1
a + b
K
O 2
a
b
K
A 1
a + b = b + a
A 2
a
b = b
a
B 1
a
(b + c) = a
b + a
c
B 2
a + b
c = (a + b)
(a + c)
C 1
a + o = a
C 2
a
i = a
D 1
dla ka żdego a K istnieje a , że
a + a = i
D 2
dla k ażdego a K istnieje a , że
a
a = o
Algebra Boole’a dwuelementowa:
<{0, 1}, 0, 1, +,
>,
Definicja działań:
a
b
a+b
a
b
a
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
0
1.2.1 Własności i metoda zero-jedynkowa
Algebra Boole’a posiada wiele własności np.:
a + a b = a + b
a ( a +b) = ab
a + ab = a
a (a + b) = a
Prawdziwość wyrażenia można sprawdzić metodą zero-jedynkową dla algebry
dwuelementowej.
Sprawdzenie, czy wyrażenie a + a b = a + b jest prawdziwe w algebrze Boole’a
dwuelementowej
a
b
a
a b
a + a b
a + b
0
0
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
442241177.006.png 442241177.007.png 442241177.008.png
Sprawdzono, że dla wszystkich kombinacji na zmiennych dla lewej i dla prawej strony
wyrażenia otrzymujemy takie same wartości.
Równoważność
Algebra Boole’a
0
1
+
-
funkcja jako odwzorowanie
wyrażenie boolowskie
Układy logiczne
0V
+5V
bramka iloczynowa
bramka sumacyjna
inwertor
układ logiczny ( black-box )
sieć bramek
bramka iloczynowa
bramka sumacyjna
inwertor, negacja
1.3 Układ cyfrowy kombinacyjny
Układ cyfrowy kombinacyjny można traktować jako czarną skrzynkę o określonej
liczbie wejść i określonej liczbie wyjść. Układ ten na określone sygnały wejściowe
odpowiada zadaną wartością sygnałów wyjściowych.
x 1
x 2
x 3
Układ cyfrowy
(kombinacyjny)
y 1
y 2
y 3
x m
y n
Układ cyfrowy kombinacyjny można opisać funkcją boolowską:
F: {0,1} m {0, 1, -}, w zasadzie poprawnie matematycznie to:
F: D m {0, 1},
Gdzie: D m
{0, 1} m
442241177.001.png 442241177.002.png
Sposób opisu funkcji boolowskiej:
tablica prawdy
x 1 x 2 x 3 x 4 y 1 y 2
0 000000
1 000110
2 001000
3 00110-
4 01000-
5 01010-
6 011010
7 011110
8 10000-
9 100100
0101000
110110-
211000-
3110101
4111011
5111111
zbiory F 0 , F 1 , F *
dla y 1 : F 0 = {0, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13},
F 1 = {1, 6, 7, 14, 15},
F * = {
}
dla y 2 : F 0 = {0, 1, 2, 6, 7, 9, 10},
F 1 = {13, 14, 15},
F * = {3, 4, 5, 8, 11, 12}
inny zapis:
dla y 1
y 1 =
Σ
(1, 6, 7, 14, 15)
lub
y 1 =
(0, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13)
dla y 2
y 2 =
Σ
(13, 14, 15, (3, 4, 5, 8, 11, 12))
lub
y 2 =
(0, 1, 2, 6, 7, 9, 10, (3, 4, 5, 8, 11, 12))
tablica Karnaugh’a
x 1 x 2 \x 3 x 4 00 01 11 10
00 0 1 3 2
1 4576
11
12 13 15 14
10
8
9 11 10
442241177.003.png 442241177.004.png
Zgłoś jeśli naruszono regulamin