MIKROELENTRONIKA ZA VSAKDANJO RABO (4) MIKRO- ELEKTRONSKA VEZJA OBSEŽNE INTEGRACIJE (LSI) Videli smo, da aritmetika dvojiških števil prinaša mnoge prednosti: seš- tevamo enostavno, odštevamo po isti poti, tako da si izposojamo enico od naslednje višje potence števila »D«13, Množenje nam tudi ne dela pre- glavic, kajti cifre množilca so lahko samo ničle ali enice. Zato je vsak delni produkt lahko ali sestavljen iz samih ničel ali je enak množencu. Deljenje izvedemo s ponovnim odš- tevanjem, kar pravzaprav pomeni, da lahko vse aritmetične operacije pri binarnih številih reduciramo na seštevanje. Logični sistem, ki je temelj digital- nih računalnikov, je zgradil angleški matematik Boole celo stoletje prej kot je bil zgrajen elektronski računal- nik. S pomočjo Boolove algebre ugo- tavljamo, ali je neka trditev pravilna (napačna), pri edinem pogoju, da je možno vsako trditev izraziti tako, da ima samo dve možnosti. Odločimo se navadno tako, da cifra »1« po- meni pravilno trditev, cifra »O« pa, da je trditev napačna. V Boolovi algebri teče logična analiza samo. s tremi funkcijami, ki jim pravimo »NE«, »IN« ter »ALI«. Poglejmo na sl. 4, kako lahko z bi- narnimi števili izrazimo te logične funkcije. Funkcija »NE« (angl. NO) spre- meni ničlo na vhodu v enico na izhodu in obratno. Torej funkcija »NE« ima le en vhod in le en izhod. Simbol za inverzno je črta nad črko. Funkciji »IN« ter. »ALI« potre- bujeta po dve vrednosti za vhod (pri nas sta označeni z A in B), pri, čemer tvorita le en izhod, ki je se- . veda spet lahko ali ničla ali enica. Funkcija »IN« rodi »1« samo, če sta obe vhodni vrednosti enaki »1«. Simbolično pišemo kot A«B. Funk- cija »ALI« (simboličro A--B) da na izhodu »1«, če je ali A ali Benako»1« ali če sta obe vhodni vrednosti enaki »1«, KAKO PRIDEMO DO MIKRO- RAČUNALNIKA Elektronske predstavnike ome- njenih funkcij imenujemo logična vrata. Na spodnjem delu sl. 4 vidimo simbolične ponazoritve vrat, ki opravljajo prej definirane funkcije.!4 CASSETTE INPUT OUTPUT SLOTSFOR ! EXPANSION MODULES READ-ONLY KEYBOARD INPUT OUTPUT INTEL MICROPROCE SSOR AUXILIARY. PROCESSOR SLOT CLOCK CAPACITOR CLOCK OSCILLATOR —,- SYSTEM.CONFIGURA JN [F eti ae SWITCHES ez ] OLODE O H smeje (O. CUCOULJO OUOUOGEH semi O ULLONUNO OODODOE | ROE H i SPEAKER OUTPUT , Zdaj ko smo spoznali osnovne matematične in logične operacije, ki jih lahko opravlja mikroračunalnik, lahko preidemo k podrobnejšemu opisu mikroračunalnikovih modulov in načinu njegovega delovanja. Vsak mikroračunalnik mora imeti pomnil- nik, mikroprocesor in. vhodno- izhodne enote. Te gradnike smo pri-. kazali na sl. 5. NE IN Hkrati ko bomo opisovali organi- zacijo mikroračunalnika, bomo omenili, kako se v njem prenašajo podatki do enega ali več integriranih vezij prek skupnih vodil (angl. three- state logic). ; Pomnilniki — Sam mikroprocesor ni nič drugega kot zbirka logičnih vrat na eni sami silicijevi ploščici. Mikroprocesor dela je skupaj z vhodnimi in izhodnimi po- O UOLCOUJO UGOLODO (O OCUMLCU OSUUULLJI | CIRCUITRY po natančnih navodilih programa), ki datki shranjen v pomnilniku. Vsak pomnilnik mora zadoščati pogojema: " — lokacija posamezne pomnilne Celice mora biti enoumno določena z adreso (naslovom). Celica vsebuje osem bitov (ali byte). — vsak shranjeni bit je možno brati ALI Mikroračunalnikov pomnilnik omogoča dostop do katerekoli po- mnilniške lokacije. Le-te so razpore- jene sekvenčno (zaporedno). Prva adresa ima najnižjo številko, zadnja najvišjo. Najbolj pomembna mikroračunal- niška pomnilnika sta polprevodniška ROM in RAM. ROM je read only-memory, mi- kroprocesor torej lahko le prebere vsebino ROM chipa, ne more pa jo spremeniti ali celo izbrisati. ROM pomnilnik je »izpisan« že v tovarni in ga lahko uporabljamo le za določene aplikacije. SLOVARČEK ROM -— Akronim za read-only memory. Polprevodniški chipi so »izpisani« že v tovarni in jim vsebine ni možno spreminjati. Uporabljamo jih za hranjenje nespremenljivih programov kot so npr. prevajalniki, operacijski sistem etc. To so naj- dražji chipi. PROM — Programmable read- only: memory. Integrirano vezje, ki ga kupimo v trgovini in ga programi- ramo sami doma s pomočjo napra- ve, ki jo imenujemo PROM pro- grammer. Ko je »izpisana«, njene vsebine ni možno več spreminjati, torej se obnaša kot ROM. EPROM — Frasable program- mable read-only memory. Polpre- vodniško integrirano vezje, v kate- rega lahko pišemo, beremo in, kar je bistveno, EPROM chipe lahko sami izbrišemo. Obstajata dva načina brisanja vsebine teh chipov: z ultra- vijolčasto svetlobo in električno. GATE — Osnovni elektronski lo- gični element. To vezje ima lahko več vhodov, toda le EN izhod. Osnovna logična vrata so »AND«, »OR«, Exclusive OR in NOT (nega- tor). LOGIC — Skupina integriranih vezij, ki lahko po zakonih Boolove logike obdeluje digitalne signale. NEGATIVE — true logic, logični sistem, v katerem je nizka napetost predstavljena kot logična »1« in'vi- soka napetost kot logična »0«. (Na- sprotno imamo positive-true logic). BUS -— (buses) skupina žic, ki povezujejo različne mikroračunalni- ške module zaradi prenosa podat- kov. : DECODER — Naprava, ki spre- meni kodo, podatek, iz enega forma- ta v drugega (npr. šestnajstiško šte- vilo v desetiško). Pri tem navadno uporablja »mrežo«, v kateri. kombi- nacija vhodnih signalov proizvede izhodni signal na eni ali več iz- hodnih linij. OPOMBE 13 Omenimo še elegantno metodo »dvojiškega komplementa«.. Če upora- bimo to metodo, odštevamo v dveh kora- kih: v prvem zamenjamo odštevancu vse ničle z enicami in vse enice z ničlami. Tako dobljeno dvojiško število imenujemo »komplement« odštevanca. »Dvojiški komplement« dobimo, ko tako obrnje- nemu nizu prištejemo enico. V drugem ko- raku ta dvojiški komplement prištejemo zmanjševancu. 14 Električna logična vrata obdelujejo aritmetične in logične izraze, v katerih so binarne vrednosti predstavljene z dvema napetostnima nivojema. To smo že nekaj- krat zapisali. Če logična vrata povežemo v nova vezja (ki se razlikujejo od tistih za aritmetično-logične operacije), lahko SHRANIMO računalniške programe in druge podatke. Imena teh novih vezij so: flip-flopi, preklopniki, registri ali pomnilne .. Celice. Vsa ta nova vezja opravljajo po- mnilniške funkcije. a ila kA;