Bazat e harduerit kompjuterik

(Qarqet digjitale dhe logjika e Bulit)

Dr. Zhilbert Tafa

Bazat e harduerit

Hardueri kompjuterik sot bazohet n prdorimin e gjysmpruesve.

Teknologjia e gjysmpruesve prfshin elementet si: tranzistort, diodat, etj.

Kombinimi i elementeve gjysmpruese n forma funkcionaleformon qarqe elektronike.

Nga qarqet elektronike, qarqet digjitale, nga hyrja n dalje manipulojn me dy vlera t mundshme t tensionit: U1 dhe U2 (p.sh. U1 = 0 dhe U2 = 5V).

Dy vlerat e tensionit jan reprezenta elektrik t 1 dhe 0 binare.Nga srit e 1 dhe 0 mund t krijohet numr i fardoshm...

Pr m tepr, seciln informat (shkronjat, grafikn, numrat, etj.) mund ta reprezantojm si numr.

Qarqet logjike - gejtat

Gjendjet dhe funkcionet e qarqeve digjitale mund t shpjegohen me an t vlerave dhe operacioneve logjike.Pr kt, kta qarqe poashtu shpesh quhen edhe qarqe logjike apo gejte.

Pr realizimin e nj gejti nevojitet numr m i madh i elementeve. Psh. qarku digjital i mbledhsit prmban qindra tranzistor.Nj CPU prmban miliona tranzistor.

Simbolet, tabela e saktsis dhe ekuacionet e Bulit.

Gejtat jan t paraqitura skematikisht me simbole. Pr secilin gejt tabela e saktsis tregon raportin midis hyrjes/daljes.Algjebra e Bulit shpreh formn matematikore t qarkut prkats

Simbolet grafike dhe tabela e saktsis pr qarqet elementare logjike

Qarqet tjera (t derivuara) simbolet grafike dhe tabelat e saktsis

Gejtat me tre hyrjeQarqet logjike mund t ken 3 hyrje...

Algjebra e Bulit

Algjebra e Bulit sht pjes e algjebrs matematikoree cila trajton variabln t ket vetm dy vlera: 0 apo 1

Funkcionimi i qarqeve logjike mund t prshkruhet prmes t funkcioneve t Bulit.

P.sh. XOR dhe XNOR:XOR: f = AB+BA

XNOR: f= AB + AB

Shuma e prodhimeve:Funkcioni ka vler 1 nses paku njra nga vlerat n kolonn e fundit sht 1.

Rregullat dhe ligjet bazike t algjebrs s Bulit

De Morgan

Ligji i absorbcionit

Distribucioni

Asocijaciviteti

Komutativiteti

Idempodencioni

Shembull: thjeshtzimi i qarkut (1)

Tani, t thjeshtzohet F!

Shembull: thjeshtzimi i qarkut (2)

Llojet e qarqeve

Qarqet kryesisht ndahen n: t kombinuara dhe sekuenciale.

Te qarqet e kombinuara, dalja n nj moment varet vetm nga hyrja n t njjtin moment,pra nuk varet nga nj vler e memorizuar.

Shembuj t qarqeve t kombinuara jan: mbledhsi, multiplekseri, dekoderi, etj.

Te qarqet sekuenciale, dalja prve q varet nga hyrja, varet edhe nga vlerat e kaluara t sinjalit.

Shembuj t qarqeve sekuenciale jen: flip-flopet, regjistrat, numruesit, etj.

Shembull: projektimi i mbledhjes

Gjysm mbledhsi

Shembull: Mbledhsi i plot (1)

Gjysmmbledhsi tregon rezultatin e mbledhjes s dy biteve dhe bitin prcjells

Mirpo, ky mund t prdoret vetm n Lsb

Pr mbledhjen e sekuencave t biteve prve dy hyrjeve, duhet t kemi edhe hyrjen nga prcjellja.Pra, kemi qark me tri hyrje dhe dy dalje.

Shembull: Mbledhsi i plot (2)

Tabela e saktsis

DaljaPrcjellja

Co = AB + (A XOR B)CinVRTETO!

S = ABCi + ABCi + ABCi + ABCiCo = ABCi + ABCi + ABCi + ABCi

Pr t realizuar mbledhja, Cout nga njri modul duhet t jet Cin pr tjetrin...

Mbledhsi n ALU

far sht lidhja midis:Numrave binar qarqeve logjike algjebrs s Bulit dhe kompjuterit?

Duke prdorur logjikn binare t Bulit, kemi krijuar gjysmmbledhsit dhe pastaj edhe mbledhsit e plot. Tani kta elemente realizojn procesin e mbledhjes n njsin Aritmetiko-logjike (ALU) t procesorit t kompjuterit (CPU)

P.sh. Pr dizajnimin e mbledhsit paralel 4 bitsh, na nevojiten 3 mbledhsa t plot (Full Adder) dhe nj gjysmmbledhs (Half Adder) apo 4 mbledhsa t plot me Ci=0 te Lsb.

Rezyme - sinteza e qarqeve

1. Bazuar n funkcionin q duhet t kryej nj qark,krijohet tabela e saktsis.

2. Nga tabela e saktsis nxirret funkcioni i Bulit(shprehja algjebrike).

3. Shprehja minimizohet apo thjeshtzohet.

4. Bazuar n formn prfundimtare t shprehjes,realizojm qarkun e prbr logjik.

Shembull: Dekoderi

Rroli kryesor:kur n hyrje kemi kombinim t caktuar bitesh,vetm njra dalje ka vlern 1, tjert 0.

Prdoret p.sh. pr dekodimin e adresave memorike.

Fig. Majtas - kombinimi 110 aktivizon linjn 6Fig. Djathtas - kombinimi 10 aktivizon linjn 2

Qarqet sekuenciale

Pr dallim nga qarqet e kombinuara,dalja nga kta qarqe nuk varet vetm nga vlera hyrse por edhe nga gjendja e kaluar.

Kta qarqe jan n gjendje t mbajn n mend

Ndryshimi i gjendjes kontrollohet me an t ors.

Ky ndryshim mund t ndodh n fazn e rnijes apo ngritjes s sinjalit t kllokut.

Shembull: Flip flopet (D)Forma m e thjesht e qarqeve sekuenciale sht flip-flopi, elementi memorizues nj-bitsh.

Prdoren pr realizimin e komponentave t rndsishme kompjuterike si jan: regjistrat, numruesit, memorijet etj.Kur klloku eshte 1, dalja prcjell hyrjen. Kur klloku sht 0, dalja mban gjendjen paraprake.P.sh. D flip-flopi mund t prdoret pr memorizim n regjistra t CPU-s.

D flip-flopi i realizuar nga qarqet logjike

Shembull: regjistri statik 4-bitsh

Detyra kryesore e regjistrave (n procesor)sht q (prkohsisht) t mbajn n mend vlerat

Prdoren pr memorizim intern t CPU etj.

P.sh. Forma e thjeshtzuar e regjistrimit n nj regjistr sht dhn n Fig.

Rezyme

Sistemet kompjuterike punojn me reprezenta elektrik (tension) t numrave binar.

Manipulimi logjik i numrave binar prshkruhet me an t algjebrs s Bulit.

Shprehjet algjebrike mund t nxirren nga tabelat e saktsis.

Nga shprehjet algjebrike mund t realizohen qarqet logjike t prbra.

Qarqet e prbra mund t jen t kombinuara dhe sekuenciale.

Si shembull i qarkut t kombinuar kemi sintetizuar mbledhjen paralele n ALU.

Si shembull i prdorimit t qarqeve sekuenciale, duke prdorur D flip-flopin kemi projektuar nj regjistr.

Shembuj: algjebra e Bulit dheprojektimi i qarqeve

USHTRIME