Computeriin tehnikiin vndes hicheeliin lektsiin huraangvi

“Компьютерийн техникийн үндэс” хичээлийн лекцийн хураангуй

Оршил

Энэхүү хичээлийн зорилго нь оюутнууд компьютерийн техникийн үндэс болох аналог ба тоон схемүүдийн үндсэн зангилаануудын ажиллах зарчим, тэдгээрийн системийг бий болгох схемотехникийн аргуудтай танилцаж, компьютерийн техник хангамжийн үзүүлэлтүүдтэй танилцана.

Аливаа компьютер болон орчин үеийн электрон төхөөрөмжүүдийн үндэс нь хагас

дамжуулагч бодис юм. Иймд мэдээллийн технологийн чиглэлээр мэргэшигчид нь энэхүү хагас дамжуулагчийн шинж чанарын талаарх мэдлэгийг зайлшгүй эзэмшсэн байх ёстой.

Электорник нь электрон, ионон, хагас дамжуур зэрэг үндсэн элемент ашиглаж хийсэн багаж төхөөрөмж зохион бүтээх, судлах, хэрэглэхэд холбогдох шинжлэх ухаан, техникийн салбар юм.

I ХЭСЭГ.

Хагас дамжуулагч, түүний гүйдэл дамжуулах шинж чанар

Цахилгаан дамжууламжаараа тусгаарлагч, дамжуулагч хоёрын дунд орших онцгой дотоод шинж чанар бүхий хатуу бодисыг хагас дамжуулах бодис гэнэ. Хагас дамжуулах бодист германий Ge, цахиур Si, селен Se, телур Те, бор В, висмут Bi, нүүрс төрөгч С, фосфор Р, хүхэр S, мышъяк As, хар тугалга Pb, индий In, сурьма Sb болон олон төрлийн исэл, карбит, сульфат орно.

Хагас дамжуулагчийн цахилгаан дамжууламж нь гадны цахилгаан соронзон орон, гэрэл, дулаан, механик үйлчлэл, мөн хольцоос хамаарч олон арав, зуу, мянга дахин өөрчлөгддөг.

Хагас дамжуулагч бодисын цахилгаан дамжууламж Мендлеевийн үелэх системийн германий Ge, цахиур Si мэтийн IV бүлгийн

элементийн атом бүрийн гаднах давхаргад 4 электрон байрладаг. Атом бүр зэргэлдээх 4 атомтай ковалент холбоо үүсгэж түүний гаднах элетрон эргэлдэх тойрог замд 8 электрон оршиж цахилгаан саармаг төлөвт оршдог. Ийм атомаас тогтсон бодисыг цэвэр хагас дамжуулагч гэнэ.

Цэвэр хагас дамжуулагч бодисын атом бүтэц Харин дээрх цэвэр хагас дамжуулагч бодис дээр Мендлеевийн үелэх системийн V

бүлгийн элементийн хольц оруулбал хольцын атомын гаднах тойрог замд илүүдэл электрон бий болно. Энэхүү чөлөөт электроныг гадагш өгөх боломжтой юм. Ингэж нэг буюу хэд хэдэн электроныг гадагш өгөх боломжтой атомыг донор атом, ийм атомаас тогтсон хагас дамжуулагч бодисыг n (negative) төрлийн буюу электрон дамжууламжтай хагас дамжуулагч гэнэ.

Хэрэв индий In мэтийн III бүлгийн элементийн хольц оруулбал хольцын атом гаднах тойрог замдаа 7 электронтой, нэг электрон гаднаас авах боломжтой атом бий болно.Ингэж

-1- Боловсруулсан: магистр багш Т.Амартүвшин


нэг буюу хэд хэдэн электроныг гаднаас авах боломжтой атомыг акцектор атом, тийм атомаас тогтсон хагас дамжуурыг p (pasitive) төрлийн буюу нүхэм дамжууламжтай хагас дамжуулагч гэнэ.

Цэвэр хагас дамжуулагч бодистой харьцуулахад хольцтой хагас дамжуулагчийн цахилгаан дамжууламж нь гаднын цахилгаан соронзон орон, температур, гэрэл, механик үйлчлэлээс шалтгаалан олон арван мянган дахин өөрчлөгддөг.

n төрлийн хагас дамжуулагчийн гүйдэл дамжуулах үндсэн нь электрон, үндсэн биш цэнэг зөөгч нь нүхэм байдаг бол р төрлийн хагас дамжуулагчийн хувьд эсрэгээр байна.

p-n гарц ба түүний гүйдлийг зөвхөн нэг чигт дамжуулах шинж Диод, транзистор, тиристор гэх мэтийн ихэнх хагас дамжуулагч хэрэглүүрүүд нь

дээрх p, n төрлийн хоёр өөр төрлийн үеийг нэгтгэхэд тэдгээрийн зааг хязгаар дээр үүсдэг p-n гарц дээр үндэслэгддэг.

Өөрийн дамжууламжийн үед /гадны ямар нэг хльцгүй үед/ электрон, нүхэм хоёрын тоо тэнцүү байна. Харин 1 электрон илүүдэлтэй холбоонд нөгөө сул электрон мань сугарч гарвал нүхэм үүсэхгүй атом маань нэмэх цэнэгтэй ион болно. Энэ нь 5-р бүлгийн хольцтой үед бий болно. Харин 3-р бүлгийн хольцтой үед ковалент холбоонд 1 электрон тутамд 1 нүхэм байдаг бөгөөд энэ маань гаднаас 1 электрон авах чадвартай байна. Ингээд гаднаас 1 электрон авснаар нүхэм дүүрч атом хасаг цэнэгтэй ион болно.

Их концентрацитай газраас бага концентрацитай газар луу гүйхийг диффузийн буюу нэвчилтийн гүйдэл гэнэ. Зааг дээр нэмэхээс хагас уруу чиглэсэн цахилгаан орон үүснэ.

p-n гарцад гаднын цахилгаан орон үйлчлээгүй байхад (U=0) p мужаас n мужид нүхэм, n мужаас p мужид электрон нэвчиж цэнэгүүд хоорондоо нэгдэхдээ нэвчилтийн (диффузийн) IДИФ гүйдэл гүйнэ. Энэ бол үндсэн цэнэг зөөгчөөр үүсэж буй гүйдэл юм. P-n зааг дээр донорын атомын нэмэх цэнэгтэй ион /n мужид/, р мужид акцектор атомын хасах цэнэгтэй ионоор баяжсан давхрага үүснэ. Энэхүү ионы давхарга нь p-n гарцны орчим үндсэн цэнэгийн урсгалын эсрэг чиглэсэн цахилгаан оронг үүсгэнэ. Харин энэхүү цахилгаан орны үйлчлэлээр үндсэн бус цэнэгийн шилжилт явагдаж, дрейфын буюу нүүлтийн гүйдэл гүйнэ. Эдгээр гүйдлүүд хоорондоо тэнцүү байхаас гадна энэхүү үндсэн цэнэгээр хомсдсон хоёр давхар, ионы давхарга үе нь цаашдаа нүхэм электроны шилжилтэнд саад болно. P-n мужийн хооронд цэнэгийн ялгавраас болж потенциалын ялгавар үүснэ.

Хэрэв гаднын цахилгаан орныг U-г нэмэх туйлаар нь р мужид, хасах туйлаар нь n мужид холбовол ионоор баяжсан үе буюу үндсэн цэнэгээр хомсдсон үе нь нимгэрч үндсэн цэнэг p-n гарцаар чөлөөтэй нэвтэрч Iдиф-г ихэсгэж, IДР –г багасгах үндэс бий болно. Контактын потенциал нь гаднын цахилгаан орны хүчдлийн хэмжээгээр багасна.

Хэрэв гаднын цахилгаан орныг эсрэг талаар нь хасах туйлаар нь р мужид, нэмэх

тэйлаар нь n мужид холбовол үндсэн цэнэгүүд p-n гарцаар чөлөөтэй гарахаа больж Iдиф гүйхээ болино. Контактын потенциал нь гаднын цахилгаан орны хэмжээгээр өсөх учир IДР гүйдэл гүйх нөхцөл бүрдэнэ.



Гэвч үндсэн биш цэнэг ялимгүй бага хэмжээтэй учир гаднын хүчдлийг тодорхой

хязгаар хүртэл нэмэгдүүлэхэд IДР-ийн хэмжээ өсөхгүй тогтмол болно. Энэхүү IДР-г эсрэг гүйдэл гэнэ.

Эсрэг гүйдэл шууд шууд гүйдлээс олон дахин бага байна. Ингэж p-n гарц нь гүйдлийг нэг чигт сайн, нөгөө чигт муу дамжуулдаг шинжтэй байна.

p-n гарцын ВАТ Тухайн элемент дээр унаж байгаа хүчдэл болон гүйдлийн хоорондох хамаарыг ВАТ

(Вольт Амперийн Тодорхойломж) гэнэ. ϕ к нь экспенциал хуулиар өөрчлөгдөнө.

p-n гарцын эсрэг Uэср хүчдлийг доторхой хэмжээнээс цааш ихэсгэхэд p-n гарцын гадаргуугаар гүйх шүүрлийн гүйдэл цэнэг үүсэх үзэгдэл үүссэнээс p-n гарцын нэвт цохилт болдог. 2 учир шалтгаанаас ВАТ-ийн эсрэг салаа зурагт заасанчлан өөрчлөгддөг.

Гадаргуугийн шүүрлийн гүйдэл нь 1-2 хэсэг дээр тодорхойломжийг жигд ихэсэхэд нөлөөлж, цаашид эсрэг Uэср хүчдлийг ихэсгэхэд цэнэг үржихэд хүргэдэг нэвт цохилт үүсдэг учраас эхлээд Iэср гүйдлийг аажмаар (2-3 цэгийн хооронд), дараа нь огцом (3-5 дахь цэг) нэмэгддэг.

P-n гарцад нэмэлт цэнэг үүсдэг шалтгаанаас нь хамааруулж цахилгаан нэвт цохилт, дулааны нэвт цохилт гэж ангилдаг.

Энэ 2 төрлийн нэвт цохилтоос ВАТ-ийн босоо хэсэг (3-4) бий болдог. Эсрэг хүчдэл тодорхой нэвт цохилтын хүчдлээс (Uн.т) давахад цэнэг эрс түргэн үржих бөгөөд хүчдлийг багасгахад p-n гарцын бүтэц эргэж хэвэндээ ордог. Хэрэв цахилгаан нэвт цохилтыг үргэлжлүүлбэл эсрэг Iэср гүйдлээс үүссэн дулааны үйлчлэлээр дахин шинэ цэнэг бий болж гүйдэл нэмэгдэж халалт, гүйдэл ихсэлт 2 бие биеэ нөхцөлдүүлэн ВАТ-ийн 4-5 хэсэг дээр p-n гарцын бүтэц бүр мөсөн эвдэрдэг. Нилээд тохиолдолд эсрэг хүчдэл хэт ихсээгүй ч



орчны температур нэмэгдэх, дулаан солилцооны горим алдагдах зэргээс дулааны нэвт цохилт үүсэх магадлал үлэмж нэмэгддэг.

Хагас дамжуулагч диод түүний төрлүүд

Хагас дамжуулагч диодын үндэс нь p-n гарц билээ. Хагас дамжуулагч үеэс гарсан электродыг анод катод гэнэ.

Диодыг хийсэн материалаар нь германий, цахиурын диод гэж ялгадаг. Германий акпектор элемент болгож индий, цахиурт хөнгөн цагааныг ашигладаг.

Ажиллах чадлын хэмжээгээр нь бага, дунд, их чадлын гэж ангилдаг. Харин зориулалтаар нь шулуутгах, импульсийн, өндөр, хэт өндөр давтамжийн,

түшиц /стабилитрон/ диод, логарифмчлах диод, туннель диод, варикап диод, фото диод, гэрлийн диод зэргээр ангилдаг.

Шулуутгах диод

Дотроо бага, дунд, их чадлын диод, нам давтамжийн, дунд давтамжийн, өндөр давтамжийн дтод гэж ялгадаг.

Бага чадлын диодын шулуутгах гүйдлийн дундаж утга 0.3А хүртэл, дунд чадлын шулуутгасан гүйдлийн дундаж утга 0.3-10А, их чадлын диодынх 10А-аас дээш байдаг. Эсрэг гүйдэл нь IЭСР гүйдэл нь германий диодонд 300мкА, цахиуран диодонд 10мкА-аас ихгүй байна.

Шулуутгах диодын үндсэн параметрүүд нь: Шууд гүйдлийн тодорхой утганд харгалзах

• зөвшөөрөгдөх шууд UА.З хүчдэл • зөвшөөрөгдөх шууд IА.З гүйдэл • зөвшөөрөгдөх шууд UЭСР.З хүчдэл • зөвшөөрөгдөх шууд IЭСР.З гүйдэл болно.

Импульсийн диод Үйлдвэрийн электроник, автоматикийн бага чадлын төхөөрөмжинд импульсийн диод

өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээр нь импульсэн хүчдэл ирэхэд даруй цочрол үзүүлэх, өөрөөр хэлбэл богино хугацаанд нээгдэх, хаагдах чадвартай байна. Түшиц диод /Стабилитрон/

Тогтмол хүчдлийг тогтворжуулах зорилгоор ашигладаг. ВАТ-н

цахилгаан нэвт цохилтын хэсэг дээр ажилладаг цахиуран диод юм. Эсрэг гүйдлийн тодорхой IСТ.MIN, IСТ.MAX хязгаарын хооронд диодын

тогтворжуулах хүчдэл гэж нэрлэгддэг UCT эсрэг хүчдэл бараг тогтмол байдагт ийм диодын онцлог оршино. Варикап

Варикап гэдэг нь эсрэг хүчдлээс хамаарч багтаамж нь өөрчлөгдөхөөр зориуд хийсэн хагас дамжуулах диод юм. Багтаамж нь p-n гарцын багтаамжаар тодорхойлогддог.

Логарифмчлах диод Зориуд сонгож авсан диодын хүчдэл, гүйдлийн хамаарал нь логарифм хамааралтай

байж болдог. Ийм диодыг оролтын дохионы хүчдлийг үржүүлэх, хуваах болон бусад функциональ хувиргалтанд оруулах, дохионы хүчдлийн хэлбэрийг жиших, тогтоох, шинжлэх, давтамжийн спектрийг хувиргах зэрэгт хэрэглэдэг.

Фотодиод



Гэрлийн энергийг цахилгаан энергид хувиргах дотоод фото үзэгдэл дээр тогтсон хагас дамжуулах хэрэглүүр юм.

Тэр дотоод фото үзэгдэл нь p-n гарцын үндсэн ба хольцын хагас дамжуулах бодис нь гэрлийн энергийн үйлчлэлээр иончлогдож шинээр үүссэн нүхэм, электрон нь өөрсдийн р, n мужид шилжсэнээс гаднын хэлхээнд фото IФ гүйдэл гүйдэг.

Гэрлийн диод

Цахилгаан энергийг гэрлийн цацраг болгож хувиргадаг хэрэглүүр юм. P-n гарцаар шууд чиглэлд гүйдэл гүйлгэхэд нүхэм, электрон нэгдэж саармагжигдахдаа тодорхой энергийг гэрлийн энергийн хэлбэрээр цацруулдаг.

Хагас дамжуулагч транзистор, биполяр транзистор Транзисторыг дотор нь

• Биполяр транзистор • Униполяр транзистор

гэж ангилдаг. Биполяр транзистор нь униполяр транзистораасаа өндөр чадал шаардагдах, өндөр

давтамжийн хязгаарт илүү ажилладаг бол униполяр транзистор нь динамик өргөн диапазон горимд ажиллах чадвартай, өсгөлтийн коэффицентийг автоматаар удирдан тохируулах шаардлагатай багаж төхөөрөмжүүдэд илүү өргөн ашиглагддаг.

Биполяр транзисторын бүтэц.

Энэ нь өөр өөр дамжууламж бүхий 3 хагас дамжуулагч үеэс бүтсэн цахилгаан сигналын чадлыг өсгөх зориулалт бүхий өсгүүр юм. Биполяр гэдэг нэр н энэ хэрэглүүрт цахилгаан гүйдэл дамжуулахад 2 төрлийн (нүхэм, электрон) оролцдогоос үүсчээ.

Дотроо n-p-n, p-n-p транзистор гэж ангилагддаг.

Биполяр транзисторын үндсэн цэнэгээр хангаж байгаа үеийг эмиттер, энэхүү цэнэгийн урсгалыг буюу гүйдлийг удирдах зориулалт бүхий үеийг бааз, баазын үеэс үндсэн цэнэгийг татаж хуримтлуулах зориулалт бүхий үеийг коллектор гэнэ. Эмиттер баазын хоорондох p-n гарцыг эмиттерийн гарц, бааз коллекторын дундах гарцыг коллекторын гарц гэнэ.

Жишээ болгон p-n-p транзисторыг авч үзье. Тэжээлийн хүчдлийн туйлыг гүйдэл дамжуулах горимд залгахын тулд эмиттер

баазын хүчдэл UЭБ-г нэмэх туйлаар нь баазад, коллектор баазын хүчдэл UКБ-г хасах туйлаар нь коллекторт залгах ёстой.



Эмиттерээс баазд орсон нүхэм баазын үед жигд тархах болон баазын үеийн үндсэн цэнэг болох электронтой нэгдэн саармагжихийг эрмэлзэнэ. Гэвч баазын үе нимгэн, нүхмийн чөлөөт гүйлдийн уртаас ихгүйгээр хийгддэг учраас эмиттерээс баазад орж ирсэн нүхэм электронтой нэгдэж амжилгүй коллекторын мужид нэвтэрч коллектор баазын хүчдлийн үйлчлэлээр коллекторын электронууд уруу чиглэн урсан коллекторын гүйдлийн нүхэм байгуулагчийг үүсгэнэ.

Баазын мужид үлдсэн ялимгүй тооны нүхмүүд түүний үндсэн цэнэг электронтой нэгдэж баазын гүйдлийг үүсгэнэ.

Тэжээлийн цахилгаан орны үйлчлэлээр коллекторын гарцаар үндсэн биш цэнэг шилжих нөхцөл бүрдэж түүгээр дулааны гүйдэл гүйнэ. Иймд коллекторын хэлхээгээр гүйж байгаа гүйдэл нь коллекторын гүйдлийн нүхэм байгуулагч, дулааны гүйдлийн нийлбэрээр тодорхойлогдоно.

Дулааны гүйдэл нь орчны температур 100С-аар нэмэгдэхэд 2 дахин өсдөг. n-p-n транзистор нь p-n-p транзистораас тэжээлийн хүчдлийн туйл, гүйдэл зөөх

цэнэгээрээ л ялгаатай, харин ажиллах зарчим төсөөтэй юм. Биполяр транзисторын холболтын схем Биполяр транзисторыг 3 янзаар холбодог.

Ерөнхий эмитертэй /ЕЭ/ , ерөнхий баазтай /ЕБ/ , ерөнхий коллектортой /ЕК/ схем юм.

Аль ч тохиолдолд байна.

Униполяр транзистор, өсгөх байгууламж

Гүйдэл зөөх ганц төрлийн цэнэг бүхий транзисторыг униполяр транзистор гэнэ. Гүйдлийн хэмжээг гармын цахилгаан оронгоор удирддаг учир түүнийг оронгийн транзистор гэж нэрлэдэг. Дотроо р сувагтай, n сувагтай гэж ялгагдана.

Цэнэг хөдөлгөөнөө эхэлдэг электродыг эхэм (исток-source), цэнэг шингэх электродыг цутгалан (сток-drain), гүйдлийн хэмжээг удирдах электродыг гарам (затвор-gate) гэнэ.

P-n гарцыг үүсгэх р төрлийн хагас дамжуулах электродыг энд гарам гэнэ.



Удирдах UЗ хүчдлийг эхэм-гарамд нь p-n гарцад эсрэгээр залгадаг. Харин цутгалангийн хүчдлийг эерэгээр цутгаланд холбоно. Эхлээд цутгалангийн хүчдлийг тэгтэй тэнцүү (UC=0) байхад гарамд нь эсрэг хүчдэл залгавал p-n гарцын үндсэн цэнэгээр хомсдсон үе өргөсөж, суваг хөндлөн огтлолын дагуу жигд нарийсах болно.

Хэрэв гарамын хүчдлийг тэгтэй тэнцүү (UЗ=0) байхад цутгалангийн UC хүчдлийг ихэсгэхэд IC гүйдэл аажмаар ихсэхээс гадна n сувгийн эхэм талдаа p-n гарц үндсэн цэнэгээр баяжих, цутгалан талдаа электроноор хомсдож, сувгийн хөндлөн огтлолын дагуу электрон жигд биш хуваарилагдан конус үүсгэнэ.

Энэ нь гүйдэл ихсэх боломж байв ч нарийссан сувгийн эсэргүүцэл ихсэж хүчдлийн уналт нь цаашид гүйдэл өсөх боломжийг хязгаарладаг.

Р сувагтай униполяр транзисторын оролт гаралтын тодорхойломж, гаргаж авах схем нь n сувагтай униполяр транзистортой төсөөтэй, зөвхөн тэжээлийн хүчдлийн чиглэлээр ялгаатай. Тиристор

3 ба түүнээс дээш p-n гарц бүхий хагас дамжуулах хэрэглүүрийг тиристор гэнэ. Тиристорыг дотор нь:

• 2 электродтой диодын тиристор буюу динистор • 3 электродтой триодын тиристор буюу тринистор гэц ялгадаг.

Динистор P1-n1-p2-n2 4 үетэй, 3 p-n гарцтай, анод катод 2 электродтой хэрэглүүр юм.



4 үетэй р1-n1-p2-n2 бүтцийг цуваа холбогдсон р1-n1-p2 ; n1-p2-n2 төрлийн 2 транзистор гэж үзэж болно. Энд гүйдэл зөөх 2 төрлийн цэнэгийн урсгал байна. Үүний р1 үе нь эхний транзисторын эмиттер, n1 нь эхний транзисторын баазын үүргийг гүйцэтгэхийн зэрэгцээ нөгөө транзисторын коллектор, p2 нь эхний транзисторын коллекторын зэрэгцээ нөгөө транзисторын баазын үүрэг гүйцэтгэх юм. Иймд n1-p2 нь 2 транзисторын коллекторын ерөнхий гарц болох юм. Үүнээс үзвэл цуваа холбогдсон 2 транзисторын ерөнхий коллектораар хичнээн нүхэм нэвтэрвэл мөн төчнөөн электрон эсрэг чигт шилжиж 1 ижил хэмжээний гүйдэл гүйж анодын Ia түүнтэй тэнцүү гэж үзэж болно.

Динистор бүхэн тодорхой нэг хүчдэлд хүрмэгц хэлхээний гүйдлийг залгах

боломжтой байна. Динистор нээгдсэний дараа коллекторын гарц дээрх хүчдлийг үлдэгдэл хүчдэл гэнэ. Эдгээр нь тухайн динисторт бараг тогтмол байдаг.

Иймд хүчдэл тодорхой хэмжээнд хүрмэгц гүйдлийн хэлхээг автоматаар залгахад

зориулж энэ багажийг ашигладаг. Тогтмол гүйдлийн хэлхээнд нэгэнт нээгдсэн динисторыг эргэж хаалттай төлөвт

оруулахын тулд түүний анодын хүчдлийг тэг болтол багасгах, эсвэл анодын хэлхээг таслах 2 зам байна.

Динисторыг ашиглаж дараах хэлбэрийн импульс гаргадаг генератор хийж болно. Бас нэг жишээ нь халаах ламп шатахад нөөц лампийг автоматаар залгах схемд хэрэглэдэг.

Электрон өсгүүр

Цахилгаан дохионы хүчдэл, гүйдэл, чадлыг өсгөх зориулалттай төхөөрөмжийг өсгүүр гэнэ. Өсгүүрийн хамгийн хялбар давхарга буюу каскад гэнэ.



Өсгүүрийг дотор нь хүчдэл, гүйдэл, чадлын өсгүүр гэж ялгадаг. Аливаа өсгүүрийн өсгөлтийн коэффицентийг гаралтын параметрийг оролтын параметрт харьцуулан олдог.

Мөн өсгүүрийг ажиллах давтамжийн хязгаараар нь тогтмол гүйдлийн, нам

давтамжийн, өндөр давтамжийн, өргөн зурвасын, нарийн зурвасын гэж ангилдаг. Ерөнхий тохиолдолд өсгүүр нь шаардлагатай өсгөлтийн коэффицентийг хангахын

тулд хэд хэдэн давхаргатай байж болно.

Компьютерийн тэжээлийн блок Электрон төхөөрөмжийн цахилгаан тэжээлийн тухай ерөнхий ойлголт

Ерөнхий тохиолдолд • Химийн үүсгүүртэй • Хоёрдогч үүсгүүртэй цахилгаан тэжээл гэж ангилдаг.

Дулааны ба гальваник элементүүд, нарны зай, дулааны цахилгаан үүсгүүрүүд зэрэг төрөл бүрийн энергийг шууд цахилгаан энерги болгон хувиргагч үүсгүүрүүдийг химийн тэжээлийн үүсгүүр гэнэ.

Хувьсах гүйдлийн цахилгаан энергийг шулуутгах, тогтворжуулах эсвэл өөр давтамжийн хувьсах гүйдэл болгон хувиргах зарчим дээр үндэслэн хийгдсэн цахилгаан тэжээлийг байгууламжийг хоёрдогч тэжээлийн үүсгүүр гэнэ.

Суурин электрон төхөөрөмжийн тэжээлийн зохион байгуулалт

Бүтцийн схем дараах байдалтай байна.

1. Трансформатор Энэ нь хэрэглэгчээс ирсэн хүчдлийг уг төхөөрөмжинд тохируулан бууруулж

дамжуулах үүргийг гүйцэтгэнэ. Өөрөөр хэлбэл оролтын хүчдлийг амплитудын өгөгдсөн харьцаагаар өөрчлөнө.

Трансформаторын ажиллах зарчим: Трансформаторын ороомгийг U1 хүчдэлтэй сүлжээнд залгахад энэ ороомгоор i1

гүйдэл гүйж ойр орчимдоо хувьсах цахилгаан орон үүсч Ф соронзон урсгал бий болно.



Соронзон урсгал нь ган зүрхэвчээр битүүрч хоёр ороомогт Е1 ба Е2 цахилгаан хөдөлгөгч хүч индукцлэнэ. Өөрөөр хэлбэл I ба II ороомогтоо индукцын цхх үүснэ. Ган зүрхэвчинд соронзон орон их төвлөрөн нягтрах учир ороомгийн гүйдлийн соронзон орон ороомогуудад эргээд үйлчлэх үйлчлэлийг улам хүчтэй болгоно. Трансформаторын I ороомгийн гүйдлийн цахилгаан энерги нь II ороомгийн цахилгаан энергид шилжихийн хамт зүрхэвч ба ороомгуудад дулааны энерги болон хуваагддаг. II ороомогт бий болох хүчдлийн хэмжээ нь I ороомогт өгөгдсөн хүчдлийн хэмжээнээс гадна II ороомгийн ороодсын тоо, зүрхэвчний соронзон чанараас шалтгаална.

Түүний трансформацлах коэффицент:

2. Шулуутгагч Сүлжээний хүчдлийн үйлчлэлээр байнга чиглэлээ өөрчлөх (синусиод хуулиар

хувьсан өөрчлөгдөх) эерэг, сөрөг фазын хүчдлийг зөвхөн нэг чиглэлийн хүчдэл болгон хувиргах зориулалттай.

Хагас үеийн шулуутгуур Ийм схемийг ихэвчлэн бага чадлын багтаамжийн болон идэвхт ачааллын үед

хэрэглэдэг.

Энэ схемийн давуу тал нь энгийн, элементийн тоо цөөн, үнэ хямд, мөн

трансформаторгүй ажиллах боломжтой. Харийн дутагдалтай тал нь лугшилтын давтамж бага, АҮК бага зэрэг болно.

Бүтэн үеийн шулуутгуур Бүтэн үеийн шулуутгуур нь хагас үеийнхтэй харьцуулахад шулуутгагдсан хүчдэл,

гүйдлийн лугшилт харьцангуй бага, трансформаторын ашиглалт их байдаг учир дунд ба нам давтамжийн тогтмол хүчдлийн үүсгүүрт өргөн хэрэглэдэг.

Гүүрэн буюу мостон шулуутгуур

3. Филтер буюу шүүгч Хувьсах гүйдлийг тогтмол гүйдэлд хувиргахын процессын үед ачаалал дээр унах

шулуутгагдсан хүчдэл нь лугшилттай байдаг. Тогтмол гүйдэл хэрэглэгчийн зүгээс тэдгээрийн найдвартай ажиллагааг хангах шаардлагатай байдаг тул шулуутгагдсан



хүчдлийн хувьсах байгууламжийг бууруулах, лугшилтийг багасгах (дарж) хүчдлийн түвшинг шулуун шугмын хэлбэр лүү ойртуулж өгөх зорилгоор тэгшитгэх шүүрийг хэрэглэдэг. Үүний тулд конденсаторын цэнэг хуримтлуулдаг, нөлөөмжийн ороомогийн индукцлэл зэргийг ашигладаг.

4. Хүчдэл тогтворжуулагч Гаднын ямар нэгэн нөлөөгөөр, тухайлбал сүлжээний хүчдэл болон бусад ямар нэгэн

(дулаан, хүчтэй соронзон г.м) гаднын нөлөөнөөс зангилаанд гарсан өөрчлөлтийн улмаас оролтын болон ачааллын параметр өөрчлөгдөхөд ХТҮ-н гаралтын гүйдэл, хүчдлийн параметрийг зохих утганд байлгах үүрэгтэй.

5. Хэрэглэгч буюу ачаа Энд орчин үеийн бүхий л тоон байгууламжууд, тухайлбал компьютер, гар утас зэрэг

байна. Учир нь эдгээр нь тогтмол гүйдлээр тэжээгддэг төхөөрөмжүүд юм. 6. Хамгаалах байгууламж Дээрх байгууламжуудаас гадна трансформаторын болон шулуутгагч байгууламжийн

хооронд богино холболт, хэт ачааллаас хоёрдогч тэжээлийн үүсгүүрийг хамгаалах үүрэгтэй байгууламж юм. Иймд хамгаалах байгууламжийг трансформатор, шулуутгагч байгууламжийн хооронд тавьж өгөхөөс гадна, ачааг хамгаалах зорилгоор ачааны өмнө ч тавьж өгдөг.

II хэсэг.

Тоон интеграл схемийн тухай. TTL болон CMOS логик. Үндсэн логик үйлдлүүд

Микросхем нь тоон интеграл технологиор хийгдсэн байдаг. Түүний хөгжил нь релей → ламп → транзистор → интеграл схем гэсэн байдлаар

явагдаж ирсэн. ИС-г түүний функциональ байдлаар нь:

- аналог - тоон ИС гэж ангилдаг.

Аналог ИС нь тасралтгүй функцийн хуулиар өөрчлөгдөх дохиог хувиргах, боловсруулахад зориулагдана. Харин тоон ИС нь дискрет хуулиар өөрчлөгдөх дохиог хувиргах, боловсруулахад зориулагдана. Эдгээр нь компьютер, автомат удирдлагын аппарат, холбооны хэрэгсэл хийхэд ашиглагдана.

Ямар нэг сигналын хэлбэрийг өөрчлөхийг модуляци гэнэ.




V- Voltage

Эндээс тоон сигнал гэдэг нь дискрет хуулиар хувьсан өөрчлөгдөх (тасралтгүй) амплитуд нь тогтмол байх сигналыг хэлнэ. (digital signal)

Тоон сигнал нь “0”, “1” гэсэн хоёр утгийг авна. Үүнийг 2-тын тоон сигнал гэх

бөгөөд ийм digital system –г binary system гэнэ. Тоон сигнал нь тогтмол хүчдлийн үүсгүүрээр тэжээгдэн ажиллах бөгөөд “0” – нам (Low) U0

“1” - өндөр (High) U1 төвшингийн хүчдлийг илэрхийлнэ. Хүчдлийн энэ 2 төлөв нь янз бүрийн бит мэдээллийг өөртөө агуулж байдаг. Тоон интеграл схемийн үндсэн параметрүүд 1. Интеграчлалын зэрэг:

Микросхем дотор хичнээн схемийн элемент байрласныг заана. LgNK =

K- интеграчлалын зэрэг N – хагас дамжуулагч талст дээр байрлаж байгаа схемийн элементийн тоо

2. Хурд Интеграл схемийн ажиллах хурд нь фронтын хугацаа болон хожигдлын хугацааны нийлбэрээр тодорхойлогдоно 3. Чадал

Аливаа Ис-н хэрэглэж байгаа чадлыг 2 хэсэгт хуваадаг. Үүнд: - Статик чадал. (PCT) төлөв нь тогтмол байх үеийн чадал. Иймд ашиггүй чадал. - Динамик чадал. (PДH) Ис нь төлвөө сольж байх үеийн чадал. ИС аль болох хурдан

боловсруулалт хийх нь сайн байх учир энэ нь ашигтай чадал юм. Эндээс Ис-н нийт чадал:

DHCY PPP += 4. Саатал тэсвэрлэмж

Аливаа ИС нь гадны нөлөөллөөс бага хамаарч өөрийн ажиллагаагаа хэвийн явуулж байх ёстой. Тэрхүү гадны нөлөөг шуугиан буюу помёх гэдэг.

5. Ачаалагдах чадвар ИС-н гаралтанд өөртэйгээ ижил төрлийн ИС-н хичнээн оролтыг холбож болохыг

ээр тодор логд . Уч нь ИС-н гаралтаас гарч байгаа гүйдэл дараагийн ИС-үүд рүү очихдоо

илтгэнэ. Энэ нь ачааллын гүйдл хой оно ир

.

.1 гаралттай

гэе



салаалан хэмжээ нь багасаж очдог. Хэрэв ИС-н гаралтанд өөр төрлийн ИС-г холбох болвол түүний ачааллын гүйдэл хоорондоо тохирч байх ёстой.

i 10 ; HH i - ачааллын гүйдэл

ааз логик элемент. TTL ба CMOS лан хийгдсэн схемийг бааз логик элемент (БЛЭ) гэнэ.

гэж 2 ангилагдана. Бип я (транзистор

транзи

үндэс нь олон элементари транзистор юм. (эмиттерийн тоо 8 хүртэл байдаг)

төлвийн гаралттай схемийг өгөгдлийн түгээгүүрээр мэдээлэл солилц

н

TL схемүүдэд нь::

рлийн ИС өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээр нь 25÷100 мегаГц мэдээлэл

• длага тавьдаг. Vсс =5В÷5%

“1” үүсгүүртэй холбож өгнө.

Униполяр транзистор дээр хийгдсэн БЛЭ (MOSFETs): ctor

CMйн хүчдлийн хатуу шаардлага тавьдаг. U=3÷15B

биш. Гэхдээ оролтон дээр

• учраас газардуулга

• үе

Б

Нэг ижил электрон схемийг ашигЭнэ нь жижиг дөрвөлжин пластик дээр хийгдсэн схем юм. Хоорондоо зохицон ажиллах чадвартай, ижил түвшингийн тэжээлийн хүчдэлтэй, ижил технологиор хийгдсэн бүлэг элемент ижил тэжээлтэй учир логик “0” ба логик “1” түвшингийн хооронд зөрүүгүй ажиллаж чадна.

БЛЭ нь хийгдсэн технолиогоос хамааран• Биполяр транзистор дээр хийгдсэн БЛЭ• Униполяр транзистор дээр хийгдсэн БЛЭол р транзистор дээр хийгдсэн БЛЭ-ийн гол төлөөлөгч бол TTL

сторын логик) юм. ТТL: ТТL-н

Ердийн транзистороос ялгарах онцлог нь хэдийгээр ерөнхий нэг коллектор, базтай олон эмиттертэй боловч тэдгээрийн хооронд базаар дамжин холбоо үүсдэггүй, хэд хэдэн биеэ даасан транзистор шиг ажиллаж чаддагт оршино.

3оход ашиглахын тулд гаргаж ирсэн. Data bus –аар 8 бит мэдээллийг

зэрэг дамжуулъя гэвэл нэг утсаар 1 бит мэдээлэл дамжигдах учраас 8 утас о. Харин мэдээллийг үүнээс олон битээр зэрэг дамжуулах болвол (Жишээ

нь: 16 битээр 3 төхөөрөмжийн хооронд солилцох ) төдий чинээ утас хэрэгтэй болж замбараагүй болох учраас төхөөрөмжүүдийн зөвшөөрөх Е – оролттой болгоод Е-д нь “0” ба “1”-г сэлгүүлэн өгч ажиллуулдаг.

хэрэгтэй бол

T• LS, AS, ALS тө

солилцох чадвартай. Тэжээлийн хатуу шаар

• Бүх статик чадал өргөн хэрэглэгдэнэ. • ИС-н хэрэглэгдээгүй сул хөлийг логик

• CMOS –Complementary Metel-Oxe\ide-SemiconduOS –д :

• Тэжээли• Статик чадал бараг хэрэглэдэггүй. Оролтын гүйдэл чухал

ирж байгаа мэдээллийн давтамж нь ихэсвэл чадал нь ихэсдэг. Uст –д амархан өртдөг. Үүнээс оролт нь амархан шатдаг хэрэглэдэг боловч зарим тохиолдолд оролт бүр нь дотроо хамгаалалттай байдаг. CMOS –г ашиглаж байх үедээ U0 -оос бага, U1-оос их хүчдэл (U0 >U > U1) өгөх гардаг. Энэ үед шилжсэн горимд (latch up) шилжих учир дээрх хүчдлийг өгч



болохгүй учир түргэн гарах шаардлагатай. Тэжээлийн хүчдлийг салгана. Энэхүү нөхцөл нь өөр схемтэй холбосон үед гарч ирнэ.

• Оролтонд сигнал өгөхөөс өмнө заавал тэжээлийн хүчдлийг өгөх хэрэгтэй. • Илүү гарсан хөлийг сул орхиж болохгүй. Заавал газарт холбож өгдөг. Гэхдээ ямар

үйлдэл хийхээс хамаарна. NAND-1, NOR-0 рүү хийвэл нөлөөлөхгүй. CMOS –н хурд нь сувгийн багтаамжаас хамаарна. Суваг нарийн байх тусам хурдан ажиллана.

Триггерүүд, түүний ажиллах зарчим Гаралтын 2 тогтворжсон төлөвт зэрэг оршиж байдаг, эдгээр төлвөө дурын

хугацаагаар хадгалж чаддаг санах байгууламж юм. Энэ 2 төлөв нь эсрэг байдаг. ( QQ; ) Q - триггерийн шууд гаралт Q - триггерийн урвуу гаралт

Харин энэхүү гаралтын төлвөө тэжээл салгах, эсвэл оролтон дээхр мэдээллийг солих үед өөрчилдөг. Триггерийн ангилал

RS триггер RS триггер нь асинхрон , синхрон гэж байна. Асинхрон RS триггер: Асинхрон RS триггер нь логик “1” бичих (Set -бичих) S-

оролт, логик “0” бичих (reset- буцаах) R-оролттой, Q-шууд, Q - урвуу 2 гаралттай. Түүнийг солибосон гэдрэг холбоо бүхий NAND эсвэл NOR логик элементийг ашиглан хийж болдог.

Хэрэв R=1 бол Q=0 S=1 бол Q=1 R=S=0 бол хадгалах горим (Qt)

R=S=1 бол хориотой горим (x) –д ажилладаг.

R S Qt

Q t Qt+1 Q t+1 горим

Триггер

Функциональ зориулалт

Удирдах арга Бүтэц

Асинхрон Синхрон

Дан

Давхар

D RS JK T

Статик (latch)

Динамик (flip-flop)

Квади-статик

Шууд

Урвуу

Өмн

өд

фронт

Хойд

фронт

S

R

Q

Q

T

Асинхрон RSтригге


Qt- мэдээлэл өгөхөөс өмнөх анхны төлөв 0 0 0 1 0 1 хадгалах Qt+1- мэдээлэл өгсний дараах төлөв

Мэдээллийг шууд гаргавал санах горим, харин шууд гаралтан дээр “1” гэсэн сигнал гарч байвал “1”-лэх горим

гэнэ.

0 1 0 1 1 0 “1”-лэх 1 0 1 0 0 1 “0”-лэх 1 1 0 1 х х хориотой

Энэ триггерийн хувьд мэдээллийн сигнал л байдаг, удирдлагын сигнал байдаггүй учир asynchronous RS болно. Бүтцийн хувьд дан триггерийн latch гэдэг.

Синхрон RS триггер (clocked RS=enable RS): синхрон RS триггер нь удирдлагын

логик clock оролттой. Иймд хэдийгээр триггерийн оролтонд мэдээлэл ирсэн боловч удирдлагын сигналаар зөвшөөрөгдөөгүй бол өмнөх төлвөө хэвээр хадгална.

Qt Qt Qt+1 Qt+1 C R S C

S

R

Q

Q

t

t

t

t

t

0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1

C=S=1 үед Qt+1=1 1 0 0 0 1 0 1

C=R=1 үед Qt+1=0 С=0 үед (Qt) буюу өмнөх төлвөө хадгална. С=S=R=1 үед триггер ажиллахгүй ба хориотой горимд орно. (x)

Эндээс синхрон триггерийн үнэншлийн хүснэгтийг гаргавал

S

R

Q

Q

TС

Qt+1 R S C Qt 0 0 0 Qt 0 0 1 Qt 0 1 0

0 1 1 “1” Qt 1 0 0 1 0 1 “0” Qt 1 1 0 1 1 1 x

D latch (Delay ба Саатуулагдах)

D триггер нь мэдээллийн хүлээж авах D, айзмын дохио хүлээн авах С оролт гэсэн 2 оролттой триггер юм. Түүний онцлог нь удирдлагын дохиотой хамт ирсэн мэдээллийг хүлээн аваад түүнээ дараагийн айзмын дохио иртэл саатуулдагт оршино. D триггер нь синхрон сигналын түвшингээр ажилладаг, статик удирдлагатай дан триггер юм.

D

C

Q

Q

t

t

t

t

JK триггер

D C Qt+1 Тайлбар Qt 0 0 Хадгалах

0 1 “0” Тэглэх Qt 1 0 Хадгалах

1 1 “1” Нэглэх




JK триггер нь универсиал триггер бөгөөд түүний онцлог нь RS триггертэй адил хориотой горим байдагүй, оролтонд нэмэлт холболт хийж бусад триггерүүдийн горимд ажиллуулж болно.

Т триггер (Тоолуур) Гаралтын төлвийг нь хараад оролты нь тоолж болдог учир триггер юм.

T оролтон дээр мэдээлэл ирэхэд гаралтын төлөв нь эсрэгээр өөрчлөгддөг триггерийг Т триггер гэнэ. 2 импульс ирсний дараа гаралтын төлөв солигдоно. (0-ээс1;1-ээс 0) Өөрөөр хэлбэл оролтон дээр орж ирсэн мэдээллийг 2 хуваана.

Динамик удирдлагтай D триггер, (D-flip flop) Синхрон сигналын 0-ээс 1-рүү шилжих агшнаар мэдээлэл зөвшөөрөгдөнө. Синхрон сигнал нь синхрон импульсийн өмнөх төлвийг зөвшөөрнө.

Синхрон сигналын өмнөх фронтоор ажилладаг триггерийн динамик удирдлагатай триггер гэнэ. (flip-flop)

Удирдах удирдагдах ба давхар триггер MS (Master slave flip flop) Синхрон сигналын хойд фронтоор удирдагддаг триггерийн давхар триггер гэж үздэг. Учир нь давхар триггерүүд нь мэдээллийн оролтон дээрх сигналыг синхрон сигналын түвшингээр М-триггерт хүлээн авах ба синхрон сигналын хойд фронтоор М-триггер дээрх мэдээллийг S-триггер рүү боловсруулж гаргана. Синхрон сигнал “1”-тэй тэнцүү байх бүх хугацаанд мэдээлэл М-триггерт хадгалагдаж байх ба S-триггер рүү дамжихгүй байх үүргийг 5, 6 дахь логик элемент дээрх хориг холбоо гүйцэтгэнэ. Өөрөөр хэлбэл М-триггер завсрын төлвийг тогтооно. Хойд фронтыг дараах тэмдэглэгээр танина.

(MS T)

Регистр, түүний ангилал

J K C Qt+1 Тайлбар 0 0 0 1 1 1 1 0

0 1 1 0 0 1 1 0

1 0 1 0 1 0 1 0

Qt Qt

“0”

Qt

“1” Qt Qt

Qt

хадгалах хадгалах тэглэх хадгалах нэглэх хадгалах тоолох хадгалах

Т Q Q 0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 0 1

J

C

Q

Q

t

t

t

t

t

K

t

t

tQ

Q

Т

01фронт

MS JK MS RS MSD MS T


Бүртгүүр нь хэд хэдэн микро үйлдлүүдийг гүйцэтгэдэг. Үүнд: - Мэдээлэл хүлээн авах үйдлүүд орно. Эдгээр тэглэх эсвэл нэглэх үйлдэл, мэдээллийг

шууд буюу урвуу кодоор хүлээн авах үйлдлүүд орно. - Бүртүүрээс мэдээллийг шууд буюу урвуу кодоор дамжуулах үйлдлүүд орно. - Орон хоорондын логик үйлдлүүд гүйцэтгэх - Орон хооронд мэдээллийг баруун зүүн тийш шилжүүлэх, мөн мэдээллийг цуваа кодоос

зэрэгцээ рүү, зэрэгцээгээс цуваа кодруу шилжүүлэх зэрэг үйлдлүүд орно. Өөрөөр хэлбэл бүртгүүр нь мэдээллийг хүлээн авах, хадгалах, дамжуулах, хувиргах зориулалттай тоон зангилаа юм.

Мэдээлэл хадгалах зармчаар нь : - статик - динамик бүртгүүр гэж ангилна.

Бүртгүүрийг зориулалтаар нь: - хадгалах буюу санах (цуваа) - шилжүүлэх (зэрэгцээ) гэж 2 ангилна.

Хос фазын бүртгүүрт мэдээлэл 2 сувгаар буюу шууд ба урвуу утгаар зэрэг дамждаг бол 1 фазын бүртгүүр мэдээллийг зөвхөн 1 сувгаар буюу шууд ба урвуу утгын аль нэгээр нь дамжуулдаг . Хос фаз: а Q

Qa

Энэ нь мэдээллийг баталгаажуулж өгдөг сайн талтай.

Зэрэгцээ буюу санах бүртгүүр (Parallel Register) Орон хоорондоо мэдээллийг зэрэгцээ кодоор, өөрөөр хэлбэл нэгэн зэрэг хүлээн авч

хадгалаад дамжуулдаг бүртгүүрийг санах буюу хадгалах бүртгүүр гэнэ. Энэ нь PIPO зарчмаар ажилладаг бүртгүүр гэсэн үг. Цуваа буюу шилжүүлэх бүртгүүр (Shift register)

Бичигдсэн мэдээллийг синхрон импульсийн айзмаар орон шилжүүлэх зориулалттай бүртгүүрийг шилжүүлэх бүртгүүр гэнэ. Өөрөөр хэлбэл шилжүүлэх бүртгүүр нь өөртөө агуулагдаж буй мэдээллийг удирдах синхрон сигналын тусламжтайгаар ахлах оронгийн зүг, эсвэл бага оронгийн зүг шилжүүлэх үйлдлийг гүйцэтгэдэг.

Бүртгүүрт бичигдсэн мэдээлэл ямар ч хугацаагаар хадгалагдаж болох ба бүртгүүрээс мэдээллийг уншихийн тулд дахин 4 синхрон импульс сигнал өгч цуваа кодоор “S0” гаралт дээр (SISO зарчмаар) уншиж болох ба мөн бүх гаралт дээрээс зэрэг буюу Q0Q1Q2Q3 гаралт дээрээс зэрэгцээ кодоор уншиж болно. Энэ тохиолдолд бүртгүүр нь оролтон дээр цуваа хүлээн авсан мэдээллийг зэрэгцээ код болгон хувиргаж байна гэсэн үг юм. Өөрөөр хэлбэл SIPO зарчмаар ажиллана.

Шилжүүлэх бүртгүүр нь 1 оролт 1 гаралттай учир мэдээлэл дамжуулахад олон такт хэрэглэж их хугацаа шаарддаг боловч мэдээлэл хялбархан дамждагаараа давуу талтай.

Тоолуур түүний ажиллах зарчим Оролтын мэдээллийг тоолоход зориулагдсан тоон интеграл схемийг тоолуур (Counter-CT) гэж нэрлэдэг. Өөрөөр хэлбэл оролтонд орж байгаа импульсийг 2-тын тоон интегралаар тоолж гаргадаг схемийг тоолуур гэнэ. Тоолуур нь шаардлагатай хугацааны турш тоолсон утгаа хадгалах чадвартай. Тоолуур нь хоорондоо холбоотой орон хоорондын логик элемент болсон триггерүүдээс бүрдсэн интеграл схем юм. Тоолуурын интеграл схемийн тоолж чадах хамгийн их импульсийн тоог тоолуурын тоолох модуль К буюу тоолуурын багтаамж гэнэ.

K=2n n- тухайн тоолуурын оронгийн тоо

Жишээ нь:



Т Т Т

Энэ тохиолдолд n=3 байна. K=23=8 –тоолж чадах max импульсийн тоо

К дахь сигнал ирсний дараа тоолуур иргэж анхны төлөвтөө ордог. Дээрх тохиолдолд тоолуур К хэмжээгээр тоолж дүүрээд дараагийн буюу 9 дэх импульсээс эргэж анхны төлөвтөө орно. Харин тоолох модуль нь К-аас бага байх тоолуурыг тоолуур хуваагуур (modulo-n drivers) гэж нэрлэдэг.

Шууд тоолох Урвуу тоолох № №

Q2 Q1 Q0 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 7 1 1 1 1 0 0 1 6 1 1 0 2 0 1 0 5 1 0 1 3 0 1 1 4 1 0 0 4 1 0 0 3 0 1 1 5 1 0 1 2 0 1 0 6 1 1 0 1 0 0 1 7 1 1 1 0 0 0 0

Цуваа орон шилжилттэй тоолуурыг цөөн оронтой, ажлын хурдад тавих шаардлага өндөр биш нөхцөлд хэрэглэдэг.

Тоолуурт тоолох импульсээс гадна давуу эрх бүхий тэглэх R, нэглэх S оролтууд байдаг. Зэрэгцээ орон шилжилттэй тоолуур (Parallel carry counter)

Тоолуурын ажиллах хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд орон шилжилтийг зэрэгцээгээр зохион байгуулсан. Ингэхийн тулд тоолуурыг бүрдүүлж байгаа триггерийн бүрийн оролтон дээр тоолох импульс, мөн өмнөх оронгийн триггерийн гаралтын төлөв нь зэрэг ирж байхаар зохицуулдаг.

Тоолуурыг бусад синхрон төхөөрөмжүүдтэй зэрэгцээ ажиллах боломжийг бүрдүүлэхийн тулд синхрон тоолуурыг ашигладаг. Эдгээр тоолуур нь тоолох импульсээс гадна тоолохыг зөвшөөрөх (Count Enable) оролттой байдаг.

Зэрэгцээ орон шилжилттэй тоолуурын дутагдалтай тал нь триггерүүдийн орон хооронд логик AND элемент элемент тавьсанд оршино.

Буцмал тоолуур (Up-Down Counter) Тоолуурын интеграл схемийг зөвхөн нэмэгдүүлэх чиглэлээр хийхээс гадна хоёр чиглэлд хоёуланд нь тоолдог тоолуурыг хийдэг. Буцмал тоолуурыг бүтээхэд хамгийн өргөн хэрэглэдэг арга бол орон хоорондын чиглэлийг тодорхойлдог логик схем буюу орон хоорондын мультиплексор тавих явдал юм.

Функциональ логик байгууламжууд Функциональ логик зангилаанууд нь түрүүчийн төлвөөсөө хамаарахгүйгээр тухайн

агшинд оролтонд орж ирсэн мэдээллийг шууд боловсруулан гаргадаг. Иймээс түүнийг зөвхөн логик элементээр хийх бөгөөд бүрэлдхүүндээ триггер гэх мэтийн санах элемент агуулдаггүй. Логик зангилаанд кодлуур, тайлуур, жиших байгууламж болох компаратор, сонгуур, код хувьсгуур орно. Кодлуур (Encoder)

Кодлуур нь N оролтон дээр аль нэг нь “1” байх кодыг түүнд харгалзсан 2-тын код болгон хувиргадаг, микро үйлдлийг гүйцэтгэдэг функциональ тоон зангилаа юм. Өөрөөр хэлбэл N оролтын унитари кодыг гаралтын зэрэгцээ код болгон хувиргадаг гэсэн үг юм. 2-тын бүрэн кодлуур нь 2n оролттой, n гаралттай байна. Кодлуур үнэн зөв ажиллаж байхын тулд зөвхөн ганц оролтон дээр өдөөлтийн сигнал өгөгдсөн байх хэрэгтэй бөгөөд тухайн оролтонд харгалзсан 2-тын код гаралтанд гарна. Жишээ:



1

1

X0X1

X2X3.

Y0

Y1

Хүснэгтээр схем гаргая. X0 X1 X2 X3 Y1 Y0 1 0 0 0 0 0 Y1=X2+X3 0 1 0 0 0 1 Y0=X1+X3 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1

Кодлуурын практикийн хамгийн өргөн хэрэглээ нь 10т-ын тооллын цифрийг 2-тын

тоонд шилжүүлэх явдал юм. Тайлуур (Decoder)

Тайлуур нь нэгэн төрлийн код хувиргуурт хамаарах бөгөөд кодлуурын эсрэг үйлдлийг хийдэг. Өөрөөр хэлбэл 2-тын тооны зэрэгцээ кодыг n гаралтын аль нэг дээр “1” гэсэн код болгон хувиргадаг. Тайлуурыг өөрөөр дешифратор гэж нэрлэдэг. Decoder-н оролтыг n гэвэл гаралт нь 2n –тэй тэнцүү байна. Хэрэв гаралт 2n-ээс бага утгатай бол бүрэн биш тайлуур гэнэ. Боломжтой бүх оролт нь бүрэн ашиглагдаж байвал төгс, хэрэв гаралтын тоо 2n-ээс бага байвал тал тайлуур гэж нэрлэнэ.

Тайлуурын оролтын хаягийн оролт гэх бөгөөд оролт нь 2, 4, 8 байж болно. Тайлуур нь мөн зөвшөөрөх E (enable) оролттой байдаг бөгөөд энэ сигналыг тайлуурын схемийг өргөтгөхийн зэрэгцээ гурван төлвийн гаралт байдлаар гаралтын сигналыг удирдахад ашигладаг.

Өндөр түвшинд идэвхжинэ. Иймд NAND үйлдэл

хийнэ. AND үйлдэл ашиглан схем зуръя. a0 a1 y0 y1 y2 y3 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0

;*;*

;*

;*

013

012

011

010

aayaay

aay

aay

==

=

=

Тайлуурын схемүүдээс хамгийн өргөн хэрэглэдэг нь 2-тын кодыг 7 сегментийн индикаторт гаргах тайлуур бүхий SN7447; SN7448; SN74247; SN74248 зэрэг орно. Сонгуур буюу мультифлексор (multiplexer)

Мультифлексор нь хэд хэдэн өгөгдлийн оролтоос удирдлагын сигналын тусламжтайгаар гаралтанд сонгон гаргадаг функциональ логик байгууламж юм. Иймээс мультифлексорын оролтон дохь аль нэг сигналыг хаягийн сигналын тусламжтайгаар сонгож гаралтанд ээлжлэн гаралтын мэдээлэл дамжуулах суваг руу гаргадаг үйлдлийг хийдэг. 2 хэсэг оролттой. Үүнд:

1. Өгөгдлийн оролт 2. Хаягийн оролт буюу удирдлагын оролт болно. Өгөгдлийн гаралт зөвхөн ганц л байх бөгөөд үүгээр өгөгдөл нь шууд ба урвуу утгын алинаар нь ч гарч болно. Мультифлексорыг ямар ч базис элемент ашиглан хийж болно. 2→1, 4→1, 8→1 гэж ажиллана. Мөн зөвшөөрөх Е оролттой. Мультиплексорыг өгөгдлийн ганц сувгаар мэдээлэл дамжуулахад өргөн хэрэглэдэг ба мөн буцмал тоолуур, бүртгүүрийн орон хоорондын холбоосонд хэрэглэдэг.

Demultiplexor нь мультиплексорын эсрэг үйлдлийг гүйцэтгэдэг бөгөөд мэдээллийн 1 оролттой байна. Өөрөөр хэлбэл энэ нь мэдээллийн сувгаар цуваа дарааллаар орж ирсэн мэдээллийг өөр өөрийн хүлээн авагч руу хуваарилах үүрэг гүйцэтгэнэ.

1 1

0 1

0 0

0 0

1 0

0 1

0

1

E

0

1

2

3

DCY0

Y1

Y2

Y3



Тоон арифметик зангилаа Сумматор (Adder-Sum)

Арифметик логик төхөөрөмжүүдийн гол үндсэн зангилаа нь сумматор юм. Тал дүгнүүр (Half Sum): 2 оролт, 2 гаралттай, А ба В гэсэн тооны арифметик нийлбэрийн үйлдлийг хэрэгжүүлдэг байгууламжийг тал дүгнүүр гэнэ.

Хүснэгтээс харахад “S” –ийн утга XOR үйлдэл байна. A B C D 0 0 0 0 BABABAS ⊕=+= 0 1 1 0 1 0 1 0

Тал дүгнүүр нь 2 тооны хооронд нэмэх үйлдлийг гүйцэтгэдэг боловч өмнөх оронгийн дүүрэлтийг (Cr -Carry) тооцож чаддаггүй дутагдалтай талтай.

Нэг оронт төгс дүгнүүр: Тал дүгнүүрийн дутагдалийг арилган “Cr” дүүрэлтийг

тооцон хоёр тоог бүрэн нэмж чаддаг тоон байгууламжийг төгс дүгнүүр гэнэ. Нэг оронт А ба В гэсэн хоёр тоог бүрэн нэмж байвал нэг оронт төгс дүгнүүр гэнэ.

Олон оронт төгс дүгнүүр: Дүгнүүр ерөнхий тохиолдолд n-оронтой, А- тоо, n оронтой В тоо, мөн өмнөх оронгийн дүүрэлтийг илтгэх бит Cr гэсэн 3 бүлэг оролттой, n оронтой S нийлбэрийн болон дүүрэлтийн CR гаралтуудтай байна.

CR дээр хамгийн сүүлчийн оронгийн дүүрэлт гарч ирнэ. Өмнөх оронгийн дүүрэлт дараагийн орондоо шилжинэ. Жишүүр (Comparator)

Тоон арифметик байгууламжийн өөр нэг хэсэг бол жишүүр юм. Олон оронтой 2 тоог жишихэд зориулсан тоон зангилааг comparator буюу жишүүр гэнэ. Жишүүр нь 2 тооны зөвхөн тэнцлийг шалгаад зогсохгүй мөн их багыг харьцуулдаг. Иймд жишүүр нь оролтонд өгөгдсөн А, В гэсэн 2 тоог жишээд түүний үр дүнд гаралтанд А=В, A>B, A<B болохыг тодорхойлох битүүдийг гаргадаг. Өөрөөр хэлбэл А тооноос В тоог хасан үр дүнг илэрхийлэх битүүдийг гаргадаг. А ба В тооноос хамаарч аль нэг гаралтанд идэвхитэй сигнал гарна. Жишүүрийг гаргаж авахын тулд дүгнүүрт үндэслэн А-В ялгаварыг хийдэг. Үүний үр дүнд дүгнүүрийн оролтонд В тоог урвуулсан байдлаар өгөх бөгөөд “Cr” оролтонд “1”-ийг өгнө. Энэ үед гаралт нь зөвхөн A<B үед “0” болно.

Арифметик логик байгууламж (Arithmetic Logic Unit -ALU)

Тоонуудыг нэмэхээс гадна өөр бусад үйлдлүүдийг гүйцэтгэх шаардлагатай бол ALU-г ашиглах хэрэгтэй. Энэ нь оролтонд өгөгдсөн 2 тоонд удирдлагын сигналын тусламжтайгаар тодорхой үйлдлүүдийг гүйцэтгэн үр дүнг гаргадаг. Ингэхдээ сумматорын адил дүүрэлтийг бит болгондоо тооцож мэдээлдэг тоон байгууламж юм. ALU нь компьютерийн төв процессорыг хэсэгт багтдаг чухал бүрэлдхүүн хэсэг юм.

ALU нь зэрэгцээ 4 оронтой интеграл схем байдлаар үйлдвэрлэгддэг боловч түүнийг өргөжүүлэх боломжтойгоор зохицуулагдсан байдаг.

III хэсэг. Санах ойн байгууламж. Ойн схемийн ангилал. ROM

Дотоод санах ойн ангилал:

- Байрлал: - CPU - Дотоод

1 1 0 1 AB

S

Cr

A

B

HSS

Cr




- Гадаад - Дамжуулах нэгж

- Шинээр дамжуулж болно - Блокоор нь дамжуулж болно

- Хандах арга - Дараалсан хандалт - Шууд хандалт - Санамсаргүй хандалт - Нэгдэлчилсэн хандалт

- Гүйцэтгэл - Хандах хугацаа - Циклийн хугацаа - Дамжуулалтын хурд

- Физик төрөл - Хагас дамжуулагч санах ой - Соронзон гадаргуу

Программчлагддаг логик зангилаанууд Програмчлагддаг логик элемент нь дотроо Decoder – Coder гэсэн бүтэцтэй байдаг. Бүх төрлийн программчлагддаг элемент нь ерөнхий бүтэцтэй.

Coder нь зөвхөн OR-үйлдлээр хийгддэг. Дээрх схемүүдийн зөвхөн аль нь программчлагддаг байхад энэ систем нийтдээ программчлагддаг гэсэн үг юм. Дараах 3 бүтцээр программчлагдаж болно. Үүнд:

1. AND –OR (Program table logic array) PLA – программчлагддаг логик матриц 2. OR (Program table ROM) –программчлагддаг тогтмол санах байгууламж 3. AND (Program table array logic) PAL –программчлагддаг матрицан логик

Хөгжлийн үед эхлээд OR, AND, AND–OR, AND байдлаар гарч ирсэн. Тогтмол санах ой Тогтмол санах байгууламж нь дэд программ, микропрограмм, тогтмол тоо гэх мэт тогтмол мэдээллийг хадгалахад зориулагддаг. ROM (Read only memory) нь зөвхөн унших горимд ажилладагаараа RAM-аас ялгаатай. ROM-н бүтцийн схем нь матриц-хуримтлуур, хаягийн AR (address register) бүртгүүр болон ADC (address decoder) тайлуур, унших SA (sense amplifier) өсгүүрийг өөртөө агуулсан байна. ROM-г мэдээлэл бичих аргаар нь доорхи байдлаар ангилна.

ROM

MASK ROM PROM

BJT PROM

MOSTPET PROM

EPROM

EEPROM


MASKROM : энэ нь үйлдвэрлэх процессдоо программчлагдсан, хэрэглэгч доторхи

өгөгдлийг нь өөрчилж чадахгүй. Зөвхөн олон дахин унших зориулалттай тогтмол санах байгууламж юм. PROM (Programmable Read Only Memory): энэ нь MASKPROM-г бодвол илүү уян хатан программчлагддаг санах ой боловч ганцхан удаа программчилдаг. Дахин программчилж чаддаггүй. Үйлдвэрлэх явцдаа AND юмуу OR-оор программчлагдахыг оруулаад өгсөн байдаг. Ингэхдээ тодорхой хаягаа өгч импульсээ өгөх хэрэгтэй. PROM-ууд нь жижиг код шилжүүлэхэд хэрэглэгддэг. BJT PROM: биполяр транзистор дээр хийгдсэн PROM. Энэ нь дахин сэргээгдэх боломжгүй. Шууд таслаад таслаад хаячихдаг. MOSPET PROM: оронгийн транзистор дээр хийгдсэн PROM. Программчлагдахдаа сувгийн өргөн нарийн дээр мэдээлэл өгнө гэсэн үг юм. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) : Erasable арилгаж болно гэсэн үг бөгөөд дээрээ цонхтой байна. Тусгай электрон төхөөрөмжөөр программчлагддаг ба дахин программчлагдаж чаддаг. EEPROM-оос ялгаатай нь доторхи мэдээллийг хэт ягаан туяагаар арилгадаг бөгөөд программчилсны дараа заавал хаах хэрэгтэй. EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory): Хэдийгээр цонхгүй боловч бичигдсэн мэдээллийг арилгаж болно. Олон дахин программчлагддаг санах ой юм. Доторх мэдээллийг электрон гүйдэл хэрэглэн цахилгааны аргаар устгадаг. Нэг загварын ROM нь түүнд үйлдвэрээсээ гарахдаа нэг удаа мэдээлэл бичих учраас өндөр нарийвчлалтай байдаг. Гэвч доторхи мэдээллээ шуурхай солих боломжгүйгээс зарим талаар тохиромж багатай байдаг.

Шуурхай санах ой. Статик ба динамик санах ой. Кеш ой

Компьютерийг асаалттай байх үед хэрэглэгдэж байгаа бүхий л мэдээлэл өгөгдөл нь энд түр хадгалагдана. CPU нь ихэнхи цагаа RAM-д байгаа мэдээлэлд боловсруулалт хийхэд зарцуулагдана. RAM гэдэг нь Random Access Memory гэсэн үгийн товчлол бөгөөд нэрний учир нь санах ойн аль ч мөр ба баганых нь дугаарыг ашиглан шууд хандаж болдогт оршино. Үүний эсрэг нь SAM буюу Serial Access Memory нь дараалсан хандалттай санах ой юм. SAM төрлийн санах ойд хадгалагдаж буй мэдээлэлд хүрэхийн тулд санах ойн мэдээлэл хадгалагдах үүрнүүдийг эхнээс нь дэс дараалан шалгаж хайж олно. Ихэвчлэн төрөл бүрийн буферүүд SAM-н тоонд орно. (жишээ нь дэлгэцний буфер) RAM-н ерөнхий ангилал:

- FPM (Fast Page Mode) - EDO (Extended Data Output) - ECC (Error Correcting Code) - SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) - DDR RAM (Double Data Rate RAM) - RDRAM (Rambus Direct RAM)

FPM- төрлийн санах ойнууд нь EDO-г гарч ирэхээс өмнө хэрэглэгдэж байсан, SIMM модулийн санах ойнууд юм. 2, 4, 8, 16, 32 МВ хэмжээтэй байна. Ихэвчлэн 60нс, 70 нс хурдтай байсан.

EDO- FPM-г сайжруулж гаргасан, өгөгдлийг арай илүү хурдан унших боломжтой, гэхдээ л хурд нь 60нс хэвээрээ боловч, FDO нь FPM-с 2-5% илүү сайжиржээ.

ЕСС RAM- нь санах ойд мэдээлэл бичиж, уншиж, хадгалах явцад гарч болох алдааг залруулах тусгай онцлогтой санах ой юм. Ихэвчлэн сервер компьютеруудад хэрэглэгдэнэ.

SDRAM- нь PC-уудад хэрэглэгдэж буй шинэ төрлийн RAM. 64 битийн модуль хэлбэртэй байдаг. Мэдээлэл авах хурд нь нэлээд сайжирч 8-12 нс болсон. Гэхдээ 60 МГц-д ажиллах үед бол EDO-с 5% илүү ажиллагаатай боловч, 100 МГц-д хэд дахин илүү хурдтай ажиллаж чадна.



DDR RAM- (Double Data Rate RAM) Гол нь тактын дохионы 2 талд хоёуланд мэдээлэл дамжуулдаг. Үүнийг ашиглан PC100-г 200МГц, РС133-г 266МГц хялбархан өөрчлөн гарган авч болно. Гэхдээ энэ төрлийн RAM-ууд SDRAM-аасаа 16 pin-р олон буюу 184 pin-тэйбайна.

RDRAM нь нэлээд шинэ төрлийн санах ой бөгөөд сүүлийн үеийн тоглоомын компьютеруудад хэрэглэгдэж эхэлсэн. 32 GB/sec хурдтай, 32 MB хэмжээтэй. Дэвшилтэт DRAM-н зохион байгуулалт

EDRAM Өнгөрсөн жилүүдэд Enhanced (өсгөсөн) Dinamic RAM нь нилээд тархсан. EDRAM нь

боловсруулалтыг хурдасгах хэд хэдэн онцлогтой. Refresh (сэргээлт) хийлтийг параллелиар гүйцэтгэх бөгөөд үүнд зарцуулагдах хугацааг нь хамгийн бага байхаар нь зохион байгуулагдсан байдаг. Уншихдаа гаралтын порт дахь мөрийн кэшийг хэрэглэх ба бичихдээ I/O-н модулиас түвшин мэдрүүр лүү чиглэн бичдэг. Энэ RAM нь кеш-д уншилтийн хандалт хийх үед бичилтийг гүйцэтгэхийг зөвшөөрдөг. Хамгийн голь онцлог бол DRAM-н схем дотроо заавал жижиг SRAM-н кеш агуулах хэрэгтэй байдаг.

CDRAM Cache DRAM нь EDRAM-тай төстэй. Гол ялгаа нь том хэмжээтэй SRAM-г агуулдаг.

CDRAM дээрх SRAM нь 2 зүйлд хэрэглэгддэг. 1. 64 битийн кешийн үүрэг гүйцэтгэх бөгөөд энэ нь “мөрөнд хамгийн хурднаар

хандах” гэсэн ганц блокийг агуулдаг нь CDRAM-н хамгийн гол онцлог нь байдаг. 2. Өгөгдлийн блоконд цуваагаар хандахыг хангагч буферийн үүрэг гүйцэтгэнэ. SDRAM Synchronous Dynamic RAM нь энгийн асинхрон DRAM-аас ялгаатай нь гэвэл өөрөө

процессортой, гадаад clock сигнал руу синхрончлогдсон өгөгдлийг солилцох бөгөөд сүртэй их хүлээлтийн төлөвгүйгээр процессор санах ойн дундах дамжуурыг бүрэн хурдаар нь ажиллуулдаг. Санах ойн модуль-SIMM, DIMM SIMM- (Single Inline Memory Modules) ийм төрлийн модуль нь анх 8 битийнх, 1МВ, 2МВ, 4МВ багтаамжтай, 30 pin-тэй байсан.

SODIMM –(Small Outline dual in – line memory module) нь notebook-д хэрэглэгддэг жижигхэн модуль юм.

DIMM- (Dual line Memory Module) хамгийн өргөн хэрэглэгдэж байгаа RAM ба 64 битийн, 168 pinтэй байна. Ихэнхи motherboard-уудад 2-3 DIMM socket байна.

Cache ой (buffer storage unit)

Өндөр хурдтай процессорууд нь санах ойн хурдан хандалтыг шаарддаг. Одоо хэрэглэгдэж буй DRAM-ууд 60-70 нано секунд, SDRAM-нь 10-20 нано секунд хандах хугацаатай байдаг. SDRAM-д биполяр юм уу, ерөнхий эммитертэй логик (ECL) ашиглаад 8 нано сек болгож болох боловч энэ нь маш үнэтэй ба овор хэмжээний хувьд том болдог. Иймд санах ойн системийг хурдан ашигтай байлгахын тулд SRAM кеш, кеш контроллёр бүхий хэсгийг үндсэн санах ой (DRAM) ба микропроцессорын хооронд оруулж өгдөг.

Processor(register)

Cache memory Mainmemory

Hit ratio and Nep Hit ratio The probability of data existence in the cache memory NFP (Not Fount Probability) The probability of non – existence of data the cache memory Average access time of the processor



=Cache memory access time x Hit ratio + Main storage access time x (1-hit ratio) Кеш контроллёр нь:

• Шууд бичих (write-through) • Эргэж бичих (write-back) • Байрлуулж бичих (write-allocate) гэсэн стратегитэй байна. Эхний хоёр стратеги нь кеш онолт, сүүлийн стратеги нь кеш алдалт үед хэрэгжинэ. MESI протокол

Системд 2 кеш байх юм уу, 2 процессорын системд тус тусдаа кештэй CPU байхад хүндрэлтэй асуудал гардаг. Үүнийг аппаратурын түвшинд шийдэхийн тулд MESI протокол ашигладаг. MESI протокол нь кеш мөр болгоныг 4 төрлийн аль нэгэнд байлгадаг. Modified, Exclusive, Shared, Invalid төлвүүд нь кеш мөрийн байж болох төлвүүд ба энэ нь унших бичих үйлдлүүдээр харилцан бие биедээ шилжиж байдаг. • Modified

Ингэж тэмдэглэсэн кеш мөрийн өгөгдөл нь системийн зөвхөн ганцхан кешд байна гэсэн үг. Гадаад түгээгүрийн бичих хандалт шаардахгүйгээр уг мөр нь бичигдэж уншигдана. Өгөгдөл буюу утга нь үндсэн санах ойд байх шаардлагагүй.

• Exclusive Modified шиг кеш мөрийн өгөгдөл нь системийн зөвхөн ганцхан кешд байх ба бичих хандалтаар утга нь өөрчлөндөхгүй. Хэрэв бичигдвэл уг кеш мөр нь Modified кеш болно. Exclusive кеш мөр нь гадаад түгээгүүр цикл шаардахгүйгээр уншиж бичигддэг.

• Shared Кеш мөр нь системийн өөр кешд хадгалагдаж болно. Shared кеш мөрд бичих хандалт нь кеш стратегээс хамаарахгүйгээр тусдаа гадаад түгээгүүрээр явагдана. Түгээгүүрийн циклийн үед хаяг нь бусад кешийн кеш мөрүүдийг хориглох циклийг хэлбэржүүлнэ.

• Invalid Кеш мөр нь Invalid гэж тэмдэглэгдэнэ гэдэг нь логикоор уг мөр нь кешд байхгүй гэсэн үг. Гэхдээ энэ нь хоосон юм уу буруу утгатай кеш мөр гэсэн үг биш. Хоосон юм уу буруу утгатай кеш мөр Invalid кеш мөрд орно. Invalid кеш мөрд хандахад дандаа кеш алдалт болно.

Унших хандалтын үед кеш контроллёр нь, кеш мөрийн дүүргэлтийг хэрэгжүүлнэ. Бичих хандалтын үед гадаад түгээгүүрээр шууд бичих стратегийг биелүүлнэ.

Оролт гаралтын интерфейс

Стандарт түгээгүүрийн ангилал Микропроцессорыг системд гадаад төхөөрөмжүүд холбогдон мэдээлэл солилцох хэд хэдэн төрлийн түгээгүүрүүд байдаг. Тэдгээр нь тус бүр өөрийн онцлогуудтай. Түгээгүүр бүр 2 хэсэгт хуваагддаг: өгөгдлийн түгээгүүр ба хаягийн түгээгүүр.

Түгээгүүрийн өргөн ойлголт нь бас нэг чухал ойлголт бөгөөд мэдээллийг хир олон зэрэгцээгээр дамжуулахыг заана. Мэдээлэл нь хир олон шугамаар зэрэг дамжихаас түүний хурданд нөлөөлнө.

• ISA (Industry Standart Architecture) • EISA (Extended ISA) түгээгүүр – ISA-н сайжруулсан хэлбэр • PCI (Peripheral Component Interconnect) түгээгүүр • SCSI (Small Computer Sustem Interface) түгээгүүр • IDE (Integrated Drive Electronics)

Дамжуулалтын зурвасын өргөн нь хэдийгээр тодорхой өргөн ба хурдыг ашиглан янз бүрийн хурдтайгаар дамжуулалтыг хийх боловч түгээгүүрийн загвар, удирдлагын



сигналын ажиллагаа, ажиллах зарчим нь бас түгээгүүр бүрд өөр нэгэн хэмжигдэхүүн үүсгэдгээс гарч ирсэн ойлголт юм. DMA контроллер-санах ойд шууд хандах схем (Direct memory access) DMA контроллер нь PC-н стандарт түгээгүүрийн хэсэг болсон. CPU-н оролцоогүйгээр санах ой болон гадаад төхөөрөмжүүдийн хооронд өгөгдөл дөмжуулах зориулалттай МП юм. Хэдийгээр DMA нь CPU-н оролцоогүйгээр мэдээлэл дамжуулалпдаг ч CPU –н циклээс тогтмол хэрэглэдэг. Тийм боловч CPU-аар өөрөөр нь дамжин өгөгдлийг байт байтаар дамжуулахаас илүү DMA-аар дамжуулах нь хурдан байдаг. Дамжуулалт нь голдуу програмаар удирдагддаг бөгөөд комьпютерийн оролт гаралтын портыг хэрэглэн CPU –н регистр рүү байтыг тасралтгүйгээр унших ба түүнийг санах ойд бичнэ. DMA-н дамжуулалтанд CPU оролцохгүй болсноор дамжуулалтын хурд нэмэгдэж ирсэн. чухамдаа DMA controller нь дискийн төхөөрөмжөөс үүдэн РС-н өмнөх үеүдийн гүйцэтгэлийн онцлогийг өөртөө агуулсан байдаг. CPU нь DMA модульд дараах мэдээллийг илгээнэ. Үүнд:

- Унших эсвэл бичихийг хүссэн хүсэлт - Оролт болон гаралтын тьөхөөрөмжийн хаяг - Унших болон бичих санах ойн байрлал - Унших болон бичих үгийн тоо

Дисплей адаптор

Компьютерийн техник хангамж талаасаа технологийн хоёр чухал зүйл нь процессорын хурд болон видео картын чанарын асуудал болно. Видео картын чанарын үзүүлэлт нь хуваалтын хэмжээ болон хамгийн их ялгаруулах өнгөний тоогоор тодорхойлогдоно.

MDA (Monochrome Display Adapter)

MDA карт нь зөвхөн нэг үйлдлийн горимоор хангагдсан буюу энэ нь 80 багана, 25 мөр бүхий дэлгэцийн хуудсыг агуулах боломжтой. Энэ адаптор нь график дүрслэлийг дүрслэх боломжгүй байсан боловч тухайн хэрэглэгчид CGA картаас илүү хэрэглэдэг байсан. CGA (Color/ Graphics Adapter)

Энэ карт нь график дүрслэлийг дүрсэлж чаддаг. Мөн мониторын оронд ердийн телевизд холбон ашиглах боломжтой байсан учир хэрэглэгчид мөнгөө хэмнэх боломжийг нэг талаас олгож байв. Энэ карт нь улаан, цэнхэр, ногоон өнгөнд зориулсан 3 шугмаар сигнал илгээдэг. 3 өнгөөр үүсгэгдэж байсан цэг нь MDA-нхээс арай том, өргөн байсан. HGC (Hercules Graphics Adapter)



Энэ карт нь мөн Motorola MC6845 дээр хийгдсэн, MDA картын боломжийг агуулсан ба CGA картын график гаралтыг мөн агуулсан. 720х348 нягттай график горимтой. EGA (Enhanced Graphics Adapter)

MDA болон CGA картын бүх горимуудыг агуулахаас гадна өөрийн нэмэлт горимуудтай. EGA нь хар цагаан болон өнгөт дэлгэцэнд хоёуланд нь ажиллах боломжтой. Дэлгэцийн бүх мэдээлэл видео санах ойдоо байрлах ба өмнөх картуудаа бодвол хэрэглэчийн зохион байгуулсан үсгийн фондуудыг ашиглах боломжтой болсон. EGA нь өөрийн ROM BIOS-той байдаг. EGA ROM BIOS нь үндсэндээ видео BIOS-н оронд ажиллах ба ингэснээрээ EGA картын боломжуудыг ашиглах бололцоо олгодог. Олонхи VGA картууд EGA горимуудыг агуулдаг. VGA (Video Graphics Array)

Энэ карт нь EGA картын онцлогуудыг агуулахаас гадна шинэ технологиудыг агуулдаг. VGA карт нь EGA картаас өнгөний сигналаа тоон бус аналог сигналаар илгээдгээрээ ялгаатай. Ингэснээр 2, 4, 16, 256 өнгөний горимуудаас гадна 260 000 орчим ялгаатай өнгийг үүсгэх боломж өгсөн. VGA картын хамгийн өндөр дэлгэцийн хуваалт 640х480 байх ба 2, 4, 16 хүртэлх өнгийг ялгах боломжтой. Өргөтгөсөн 320х200 цэгийн нягттай горимдоо 256 хүртэлх өнгийг ялгах боломжтой. VGA карт нь хамгийн багадаа 256К хүртэлх видео санах ойтой байдаг. EGA карттай ижил тал нь өөрийн BIOS-той байх ба тэр нь стандарт BIOS-н видео гаралтын функцуудыг оролдог. Super VGA

VGA карттай техник хангамжийн хувьд бараг ижил боловч дэлгэцэнд цэг дүрслэх явц нь хурдан, өнгө ялгаруулах болон дэлгэцийн хуваалт нь өмнөх картуудаа бодвол өндөр болж өгсөн. Энэ карт нь VGA горимуудыг бүгдийг агуулдаг. SVGA карт нь VGA болон multiscan минтортой холбогдох боломжтой ба шаардлагатай санах ойгоор хангагдсан бол 800х600, 1024х768 горимд 16 болон 24 битийн өнгөтэй ажиллах боломжтой. Олон үйлдвэрлэгчид байдаг боловч бүгд VESA (Video Electronic Standard Assocation) гэж нэрлэгдэх стандарттай. MCGA (Memory Controller Gate Array)

MCGA-ын текст горим нь CGA картынхтай ижил 80х24 тэмдэгт дүрсэлдэг. Дэвсгэр болон нүүрний өнгө нь 16 өнгөөр дүрслэгдэх боломжтой. CGA картаас ялгаатай нь өнгөө 262 000 өнгөөс (VGA карт шиг) гаргаж авдаг.

Микропроцессорын архитектурын ангилал

Архитектурын хувьд RISC ба CISC гэж ангилдаг. Тухайн архитектураас хамаарч хурдны үзүүлэлтүүд, програмын биелэлтүүд харилцан адилгүй байна.

CISC- Complex Instruction Set Computing RISC- Reduced Instruction Set Computing RISC нь цөөрүүлсэн командын цогц бүхий МП гэсэн үг юм.

Дээрх 2 архитектурын хоёуланг ашиглаж байсан боловч RISC архитектур нь цаашдын хөгжлийн чиг хандлага болсон.

RICS архитектурын ерөнхий шинж : - Командын урт тогтмол - Ихэнхи команд нь 3 хаягтай - Дотоод микрокодуудтай. Энэ нь өгөгдөл боловсруулах функцийг хэрэгжүүлэхэд

илүү боломжтой байхаар зохион байгуулагдсан. - Энгийн бүтэцтэй. МП-н програмын алгоритмын уртаас RICS-д зориулан

програмын урт нь 25-45% илүү.



- МП-н дотоод регистрийн тоо хэмжээ их. Учир нь командууд нь гадаад санах ой ашиглах, хандах, хадгалахаасаа илүү дотоод регистрд ханддаг тул энэ регистрийг их байхаар зохион байгуулсан.

- RICS нь виртуаль (virtual) санах ойг хуудаслахыг хөнгөвчилж, машин циклийн хугацааг багасгадаг.

- Нүсэр командуудыг 1 машин циклд биелүүлэхийн тулд ойн маш хурдан систем хэрэгтэй ба кеш ой зайлшгүй шаардлагатай. Ер нь RICS нь зэрэгцээ биелэлт хийж хурдыг ихэсгэх боломжтой.

RICS ба СICS процессоруудын ерөнхий харьцуулалт: 1. СICS:

- олон командтай - нийлмэл ба бодит машин кодуудтай - машин кодуудыг микротайлал хийж микрод болгодог. - Санах ойн үйлдэлд зориулсан нэмэлт хаяглалтын боломжтой. - Харьцангуй цөөхөн, хэрэглээ ихтэй регистрүүдтэй.

2. RICS: - хорогдуулсан командуудтай - энгийн ба нийлмэл биш командуудтай - удирдлагын хэсэг нь аппаратур (hardwared) бүтэцтэй ба аппартурлагдсан машин

кодуудтай. - санах ойн үйлдэлд зориулсан цөөхөн хаяглалтын схемтэй ба LOAD, STORE гэсэн

үндсэн 2-хон командтай. RICS архитектурын давуу тал:

- командыг цөөрүүлж чадсан - командын дамжуулалт (pipeline) хийхэд илүү давуу талтай. - Санах ойд хандах LOAD/ STORE гэсэн 2-хон командтай ба бусад бүх үйлдэл

дотоод регистрүүдээр явагдана - Сайжруулсан регистрүүд Зарим RICS процессор нь АХ, ВХ зэрэг ерөнхий зориулалтын регистергүй, үүний оронд регистр файлууд (register files) гэгдэх стек бүтэцтэй ойг ашигладаг.


Documents

Computeriin tehnikiin vndes hicheeliin lektsiin huraangvi