Сандық түйіндерді құру принциптері. Сандық микросұлбалардың негізгі сипаттамалары. Компьютер схемасының элементтері, түйіндері және құрылғылары туралы түсінік.

Тақырып: Сандық түйіндерді құру принциптері. Сандық микросұлбалардың негізгі сипаттамалары. Компьютер схемасының элементтері, түйіндері және құрылғылары

 

---

 

 Кіріспе

 

Сандық электроникада деректерді өңдеу және сақтау мақсатында сандық түйіндер қолданылады. Сандық түйіндер – бұл деректерді кодтау, сақтау және тасымалдау үшін қолданылатын логикалық элементтердің, микросұлбалардың және басқа да құрылғылардың жиынтығы. Олар сандық құрылғылардың негізін құрайды және компьютерлік жүйелерде мәліметтерді өңдеудің маңызды компоненттері болып табылады. Сандық микросұлбаларда сигналдарды өңдеу, күшейту, жылжыту және сақтау үшін қажет логикалық операциялар орындалады. Бұл тақырыпта сандық түйіндерді құру принциптері, микросұлбалардың негізгі сипаттамалары және компьютерлік схемалардың элементтері мен құрылғылары қарастырылады.

 

---

 

 Сандық түйіндерді құру принциптері

 

Сандық түйіндерді құру бірнеше негізгі принциптерге негізделеді. Олар логикалық функцияларды орындауға, ақпаратты өңдеуге және тасымалдауға мүмкіндік береді.

 

1. Логикалық функциялар негізінде құру:

   Сандық түйіндер логикалық операцияларды орындауға негізделген. ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ және ЕМЕС логикалық операциялары барлық сандық схемалардың негізі болып табылады. Бұл операциялар арқылы күрделі логикалық түйіндер құрастыруға болады.

 

2. Модульдік принцип:

   Сандық жүйелерді құру кезінде әрбір компонент немесе түйін жеке модуль ретінде қарастырылады. Модульдік принцип сандық схемалардың әртүрлі элементтерін біріктіріп, көпфункционалды жүйелерді құруға мүмкіндік береді. Модульдер бір-бірімен байланысып, әртүрлі тапсырмаларды орындай алады.

 

3. Каскадтық қосу принципі:

   Сандық түйіндер каскадтық қосу арқылы күрделі логикалық схемаларды құрастыру үшін қолданылады. Бұл әдіс арқылы қарапайым элементтерді тізбектей қосып, жүйенің күрделілігін арттыруға болады.

 

4. Кері байланыс принципі:

   Кері байланыс принципі – бұл бір түйіннің шығу сигналын келесі түйіннің кірісіне қосу арқылы жүзеге асады. Бұл принцип триггерлер мен санағыштар сияқты құрылғыларды құру үшін кеңінен қолданылады.

 

5. Интеграция принципі:

   Сандық түйіндерді интеграциялау жоғары жылдамдықты, қуат тұтыну төмен, аз орын алатын көпфункционалды микросұлбаларды құруға мүмкіндік береді. Интеграция принципі интегралды схемаларда қолданылады, бұл үлкен көлемді деректерді өңдеуге мүмкіндік береді.

 

---

 

 Сандық микросұлбалардың негізгі сипаттамалары

 

Сандық микросұлбалар – сандық сигналдарды өңдейтін жартылай өткізгіш құрылғылар. Микросұлбалардың әртүрлі сипаттамалары оларды нақты қолдану саласында тиімді пайдалануға мүмкіндік береді.

 

1. Логикалық деңгейлер:

   Сандық микросұлбаларда екі негізгі логикалық деңгей бар: жоғары (логикалық 1) және төмен (логикалық 0). Логикалық деңгейлердің нақты кернеу мәндері микросұлба түріне байланысты болады. Мысалы, TTL логикасында 0–0.8 В төмен деңгей, 2–5 В жоғары деңгей деп есептеледі.

 

2. Түрлендіру жылдамдығы:

   Түрлендіру жылдамдығы микросұлбаның қаншалықты жылдам сигналдарды өңдей алатынын көрсетеді. Бұл сипаттама сигналдарды өңдеудегі кідірістерді азайту үшін маңызды, сондықтан жылдамдығы жоғары микросұлбалар цифрлық құрылғыларда кеңінен қолданылады.

 

3. Қуат тұтыну:

   Қуат тұтыну – микросұлбаның жұмыс істеуі үшін қажетті энергия мөлшері. Қуат тұтыну деңгейі төмен микросұлбалар ұзақ уақыт жұмыс істей алады, бұл мобильді құрылғылар үшін маңызды.

 

4. Тұрақтылық:

   Сандық микросұлбалардың температура және сыртқы шу әсеріне тұрақтылығы жоғары болуы қажет. Микросұлбалардың тұрақтылығы олардың ұзақ уақыт жұмыс істеуіне және сенімділігіне әсер етеді.

 

5. Интеграция деңгейі:

   Интеграция деңгейі микросұлбаның күрделілігін көрсетеді, яғни микросұлбада қанша транзистор бар екенін сипаттайды. Интеграция деңгейіне қарай микросұлбалар аз интеграцияланған (SSI), орташа интеграцияланған (MSI), үлкен интеграцияланған (LSI) және өте үлкен интеграцияланған (VLSI) болып бөлінеді.

 

---

 

 Компьютер схемасының элементтері, түйіндері және құрылғылары

 

Компьютер схемасы – сандық электроникада сигналдарды өңдеу, сақтау және беру үшін қажет элементтер мен құрылғылар жиынтығы. Компьютер схемасының негізгі элементтері:

 

1. Логикалық элементтер:

   Логикалық элементтер – бұл ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ, ЕМЕС сияқты негізгі логикалық операцияларды орындайтын құрылғылар. Олар микросұлба ішінде орналасып, сандық жүйелердің жұмысын қамтамасыз етеді.

 

2. Триггерлер:

   Триггерлер – бұл деректерді сақтау және түрлендіру үшін қолданылатын екі тұрақты күйге ие құрылғылар. Олар жады элементтері, санауыштар, регистрлер сияқты құрылғылардың негізі болып табылады.

 

3. Регистрлер:

   Регистрлер – бұл бір немесе бірнеше биттік ақпаратты уақытша сақтай алатын құрылғылар. Регистрлердің құрамында бірнеше триггерлер болады және олар деректерді сақтау, өңдеу және тасымалдау үшін қолданылады.

 

4. Санауыштар:

   Санауыштар – бұл кіріс импульстерін есептейтін және олардың санын көрсететін құрылғылар. Олар сандық жүйелерде уақыт пен жиілікті есептеу үшін жиі қолданылады.

 

5. Сақтау құрылғылары:

   Сақтау құрылғылары – бұл ақпаратты уақытша немесе тұрақты сақтау үшін қолданылатын құрылғылар. Мысалы, тұрақты сақтау құрылғылары (ROM) және кездейсоқ қолжетімді жад (RAM) компьютерлік жүйеде ақпаратты сақтау үшін қажет.

 

6. Аналогты-сандық (АСТ) және сандық-аналогты (САТ) түрлендіргіштер:

   АСТ және САТ құрылғылары аналогтық және сандық сигналдарды түрлендіру үшін қолданылады. АСТ аналогтық сигналды сандық форматқа, ал САТ сандық сигналды аналогтық сигналға айналдырады. Бұл құрылғылар сандық жүйелерді аналогтық құрылғылармен үйлестіруде маңызды.

 

7. Процессор:

   Процессор – сандық құрылғының орталық есептеуіш элементі. Ол арифметикалық және логикалық операцияларды орындайды, компьютердегі барлық деректерді өңдеу және басқару процесін бақылайды.

 

8. Шиналар:

   Шиналар – компьютер ішінде деректерді, адрес ақпаратын және басқару сигналдарын тасымалдайтын жолдар жиынтығы. Оларға деректер шинасы, адрес шинасы және басқару шинасы жатады.

 

---

 

 Қорытынды

 

Сандық электрониканың негізі саналатын сандық түйіндерді құру принциптері мен микросұлбалардың негізгі сипаттамалары – компьютерлік жүйелердің маңызды бөлігі. Компьютерлік схеманың элементтері, түйіндері және құрылғылары ақпаратты тиімді өңдеу, сақтау және тасымалдау үшін қажет. Сандық жүйелерді құруда әртүрлі логикалық элементтер, триггерлер, регистрлер, санауыштар және түрлендіргіштер маңызды рөл атқарады. Осы элементтердің бірлесе жұмыс істеуі компьютерлік құрылғылардың жұмысын қамтамасыз етіп, сандық технологиялардың дамуына негіз болады.