TARTALOMJEGYZÉK ELŐSZÓ... 3 1. BEVEZETÉS... 4 1.1. A logikai hálózatok csoportosítása... 5 1.2. Logikai rendszerek... 6 2. SZÁMRENDSZEREK ÉS KÓDRENDSZEREK... 7 2.1. Számrendszerek... 7 2.1.1. Számok felírása a különböző számrendszerekben... 7 2.1.2. Számok konvertálása... 9 2.1.2.1. Decimális-bináris konverzió (D B)...10 2.1.2.2. Bináris-decimális konverzió (B D)...11 2.1.2.3. Bináris-oktális konverzió (B O)...11 2.1.2.4. Oktális-bináris konverzió (O B)...11 2.1.2.5. Decimális-oktális konverzió (D O)...12 2.1.2.6. Oktális-decimális konverzió (O D)...12 2.1.2.7. Bináris-hexadecimális konverzió (B H)...12 2.1.2.8. Hexadecimális-bináris konverzió (H B)...13 2.1.2.9. Oktális-hexadecimális konverzió (O H)...13 2.1.2.10. Hexadecimális-oktális konverzió (H O)...13 2.1.2.11. Decimális-hexadecimális konverzió (D H)...13 2.1.2.12. Hexadecimális-decimális konverzió (H D)...14 2.1.3. Komplemens számok...14 2.1.2.3.1. Egyes komplemens...14 2.1.2.3.2. Kettes komplemens...15 2.1.4. Bináris számábrázolás digitális berendezésekben...16 2.1.4.1. Nagyságrend ábrázolása...16 2.1.4.1.1. Fixpontos számábrázolás...16 2.1.4.1.2. Lebegőpontos számábrázolás...17 2.1.4.2. Előjel ábrázolása...17 2.1.4.2.1.,,Előjelnagyság -ábrázolás...17 2.1.4.2.2. Előjeles 1-es komplemensű ábrázolás...17 2.1.4.2.3. Előjeles 2-es komplemensű ábrázolás...18 2.1.5. Összeadás és kivonás komplemens számábrázolással...18 2.1.5.1. Az 1-es komplemenssel adott számok összevonása...20 2.1.5.2. A kettes komplemenssel adott számok összevonása...21 334
2.2. Kódrendszerek...22 2.2.1. Kódolási alapfogalmak...22 2.2.2. A kódolt információ átvitele...23 2.2.3. Kódtípusok...28 2.2.3.1. Számkódok (numerikus kódok)...28 2.2.3.1.1. Súlyozott (pozicionális) kódok)...28 2.2.3.1.2. BCD kódok...28 2.2.3.1.3. Excess kódok...31 2.2.3.1.4. Hibafelfedő és javító kódok...31 2.2.3.2.2. Alfanumerikus kódok...34 2.2.3.2.1. Az ASC II kód...34 2.2.3.2.2. A telex kód...34 3. A LOGIKAI TERVEZÉS ALAPJAI...36 3.1. Logikai változók...36 3.1.1. Logikai változók szemléltetése...36 3.2. Logikai függvények...37 3.2.1. Egyváltozós logikai függvények...38 3.2.1.1. A NEM kapcsolat...39 3.2.1.2. A jelmásolás (jelkövetés)...40 3.2.2. Kétváltozós logikai függvények...41 3.2.2.1. ÉS kapcsolat...42 3.2.2.2. VAGY kapcsolat...44 3.2.2.3. Antivalencia kapcsolat...47 3.2.2.4. Ekvivalencia kapcsolat...49 3.2.2.5. NEM-ÉS kapcsolat...50 3.2.2.6. NEM-VAGY kapcsolat...52 3.2.2.7. Az implikáció...53 3.2.2.8. Az inhibició...53 3.2.3. Többváltozós logikai függvények megadási módjai...54 3.2.3.1. Értéktáblázat...55 3.2.3.2. Index számos alak...56 3.2.3.3. Grafikus megadás...56 3.2.3.4. Teljes diszjunktív normál alak...57 3.2.3.5. Teljes konjuktív normál alak...59 3.3. A BOOLE algebra összefüggései...61 3.4. Logikai függvények minimalizálása...62 3.4.1. Algebrai módszer...63 3.4.2. Grafikus minimalizálás...63 3.4.3. Numerikus minimalizálás...74 3.5. Szimmetrikus függvények...86 3.6. Logikai függvények realizálása...89 335
3.6.1. Kétfokozatú (kétszintű) hálózatok...89 3.6.2. Többfokozatú (többszintű) hálózatok...95 4. DIGITÁLIS ÁRAMKÖRÖK... 99 4.1. A digitális áramkörök jellemzői... 99 4.2. Második generációs digitális áramkörök...102 4.3. Digitális integrált áramkörök...110 4.3.1. A TTL-rendszer...110 4.3.1.1. A TTL NAND-kapu...111 4.3.1.2. TTL-családok...119 4.3.1.3. Terhelés és terhelhetőség...121 4.3.1.4. Alkalmazástechnikai ajánlások...121 4.3.2. Emitter csatolású logika (ECL)...122 4.3.3. I 2 L logika...123 4.3.4. Digitális MOS áramkörök...125 4.3.4.1. CMOS logikai áramkörök...127 4.3.4.2. BiCMOS logikai áramkörök...130 4.3.4.3. GALLEUM-ARZENID logikai áramkörök (GaAs)...131 4.3.5. Összehasonlító táblázatok...134 4.4. Pneumatikus logikai elemek...136 5. KOMBINÁCIÓS HÁLÓZATOK...142 5.1. Kombinációs hálózatok strukturális kérdései...142 5.1.1. Többkimenetű áramlogikájú hálózati struktúrák...143 5.1.2. Feszültséglogikájú hálózatok struktúrái...144 5.2. Kombinációs típusú funkcionális egységek...144 5.2.1. Aritmetikai áramkörök...144 5.2.1.1. Félösszeadó, teljes összeadó...144 5.2.1.2. Komplemens aritmetikai áramkörök...147 5.2.1.3. NBCD kódú összeadó...148 5.2.1.4. Párhuzamos szorzó...149 5.2.1.5. Digitális komparátorok...149 5.2.2. Kódolási művelettel kapcsolatos áramkörök...150 5.2.2.1. Kódoló áramkörök...151 5.2.2.2. Dekódoló áramkörök...151 5.2.2.3. Kódátalakító áramkörök...154 5.2.2.4. Hibafelfedő és javító áramkörök...155 5.2.3. Helyzet/digitál átalakítók...158 5.2.4. Multiplexerek, demultiplexerek...160 5.3. Hazárdok...163 336
6. SORRENDI HÁLÓZATOK...168 6.1. Sorrendi hálózatok leírási módszerei...168 6.2. Sorrendi hálózatok csoportosítása...172 6.3. Flip-flopok...177 6.3.1. Az RS, ill. inverz RS flip-flop...177 6.3.2. A D flip-flop...182 6.3.3. A JK flip-flop...184 6.3.4. Szinkron sorrendi hálózatokban fellépő káros jelenségek...187 6.3.5. Flip-flopok vezérlési függvényeinek meghatározása...188 6.4. Regiszterek...189 6.4.1. Statikus regiszterek...189 6.4.2. Léptető regiszterek...189 6.4.3. Visszacsatolt regiszterek...191 6.5. Számlálók...191 6.5.1. Aszinkron számlálók...192 6.5.2. Szinkron számlálók...194 6.6. Félvezető alapú memóriák...198 6.6.1. RAM memóriák...199 6.6.2. ROM memóriák...204 6.6.3. Memóriák bővítése...207 7. MIKROPROCESSZOROK, MIKROSZÁMÍTÓGÉPEK...209 7.1. Bevezetés a mikroprocesszor technikába...209 7.1.1. Mikroprocesszor történelem...209 7.1.2. A digitális számítógépek általános felépítése...210 7.1.3. Mikroszámítógép funkciói...213 7.1.4. A mikroprocesszor tipikus műveletei...215 7.2. Nyolc bites mikroprocesszorok...219 7.2.1. Az i8085 CPU hardver felépítése...219 7.2.1.1. Regiszterblokk...220 7.2.1.2. ALU-blokk...221 7.2.1.3. A 8085 időzítő-vezérlő egység...221 7.2.1.4. A 8050 megszakítás rendszere...222 7.2.1.5. A 8085 folyamatábrája...223 7.2.2. A 8085 µp címzési módok...225 7.2.2.1. Címzési módok...225 7.2.2.2. Utasításkészlet...226 7.2.2.2.1. Adatmozgató utasítások...227 7.2.2.2.2. Aritmetikai utasítások...229 7.2.2.2.3. Logikai utasítások...232 7.2.2.2.4. Vezérlésátadó utasítások...234 7.2.2.2.5. Stack, I/O és a gépi vezérlési utasításai...236 337
7.2.3. Mikroszámítógépek programozási technikája...239 7.2.3.1. Szubrutin kezelés...240 7.2.3.2. Makrók...242 7.2.3.3. Programhurkok, programelágazások...244 7.2.3.4. Megszakításkezelés...245 7.2.3.5. I/O kezelés...249 7.2.3.6. Bitmaszkolás, táblázatkezelés...250 7.2.4. Beviteli/kiviteli eszközök (Input/output Devices)...250 7.3. MCS 8086 mikroszámítógép...252 7.3.1. 8086 hardver...253 7.3.1.1. A 8086, ill. 8088 CPU...253 7.3.1.2. Processzor architektúra...254 7.3.1.3. A 8086 processzor regiszterei és flag-jei...255 7.3.1.3.1. Általános célú regiszterek...256 7.3.1.3.2. Pointer regiszterek...257 7.3.1.3.3. Index regiszterek...257 7.3.1.3.4. Szegmens regiszterek...257 7.3.1.3.5. A flag regiszter...258 7.3.1.4. A 8086 processzor címzési módjai...259 7.3.1.4.1. Programozási címzési módok...259 7.3.1.4.2. Adat memóriacímzési módok...260 7.3.1.4.3. A címzési mód byte...260 7.3.2. Az i80286-os processzor...263 7.3.3. Az i80386/486os processzorok...266 7.4. RISC processzorok...269 7.4.1. RISC processzorok utasításkészlete...272 7.4.2. MIPS processzorok...273 7.4.3. SPARC processzorok...275 7.4.4. A CISC és RISC processzorok összehasonlítása...276 7.5. A Pentium processzor...277 7.6. Mikrovezérlők...283 7.6.1. A PIC mikrovezérlő család...283 7.6.1.1. A PIC16C mikrovezérlő család...284 7.6.1.2. A PIC mikrovezérlők átfedéses utasítás végrehajtása...286 7.6.2. A PIC 16C74 típusú mikrovezérlő...288 8. PROGRAMOZHATÓ LOGIKAI ESZKÖZÖK...294 8.1. PLA, FPLA eszközök...295 8.2. PAL/GAL eszközök...300 8.3. CPLD eszközök...306 8.4. FPGA eszközök...308 8.4.1. XILINX FPGA eszközök...310 338
8.5. A programozhatóságot biztosító eszközök...315 8.5.1. Bipoláris eszközök...316 8.5.2. MOS programozható elemek...318 8.6. Programozható eszközök összehasonlítása...320 8.7. Digitális rendszerek tervezése programozható eszközökkel...321 8.8. ASIC CAD eszközök...322 8.8.1. Az FPLA, PAL, GAL, SPLD tervezőrendszerek...323 8.8.2. FPGA alapú CAD rendszerek...323 8.9. Diagnosztika és tesztelés...323 8.10. Peremfigyeléses tesztelés (Boundary Scan)...329 339