Доклад Александра Суркова на тему "Введение в схемотехнику" в рамках первой части From Zero to IoT Hero.

1. «Вжух» и получился компьютер
Александр Сурков
Microsoft MVP, IoT Community Leader

5. Начнем с самого простого…

6. Шутка

7. Булева Алгебра
Основа всех основ.
Операции:
•И
•ИЛИ
•НЕ
•XOR

8. Вернемся к транзисторам
ТТЛ версия И-НЕ

10. И тут же о них забудем
Элемент И-НЕ

11. Булева Алгебра
Основа всех основ.
Операции:
•И
•ИЛИ
•НЕ
•XOR

12. Базовые элементы

13. Базовые элементы

14. Способы создания И-НЕ
•ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика;
•МДП – металл-диэлектрик-полупроводник (иногда
называют: МОП – металл- оксид-полупроводник);
•КМДП – комплементарные схемы МДП (МОП);
•ЭСЛ – эммитерно-связная логика;
•ИИЛ (И2Л) – интегрально-инжекционная логика.

15. Работает не мгновенно

16. Гонки и Синхронизация

17. Тригеры

18. Триггеры
Триггером называют логическую схему с положительной
обратной связью, способную формировать 2 устойчивых
состояния на своих выходах Q и не Q, изменения которых
происходит под действием входных сигналов.
Предназначен в основном для хранения одного бита
информации, т.е. логических «0»или «1». Схема триггера
обеспечивает запись, считывание, хранение и стирание
двоичной информации.

19. Асинхронный RS триггер

20. Синхронный RS триггер

21. D триггер – запоминание входа

22. T триггер – счетный триггер

23. JK триггер – Универсальный триггер

24. JK триггер – Универсальный триггер
J – как S (set)
K – как R (reset)
J+K – как T
На базе JK триггера можно сделать все
остальные

25. Мешаем-мешаем…

26. Шифраторы и Дешифраторы
•Дешифратором (или говорят еще декодером)
называют кодирующее устройство,
преобразующее двоичный код в унарный
(десятичный).
•Шифраторы осуществляют преобразование
десятичных чисел в двоичный код, т.е.
выполняют функцию обратную дешифратору

27. Дешифратор – сигнал по шифру

28. Мультиплексор – включить сигнал по
номеру

29. Регистры
Регистром называют группу или линейку
запоминающих элементов (чаще триггеров),
предназначенных для: записи, хранения,
сдвига, выдачи двоичного слова.

30. Регистры
Регистры могу выполнять операции:
•Установка (сброс) в исходное (нулевое) состояние.
•Запись параллельного кода (всех разрядов одновременно).
•Запись последовательного кода (разряд за разрядом).
•Хранение записанного слова.
•Сдвиг хранимого кода вправо или влево.
•Выдача (считывание) хранимого слова в последовательном или параллельном коде.
•Поразрядные логические операции.

31. Параллельный регистр

32. Последовательный (сдвиговый) регистр

33. Счетчики
Счетчики могут выполнять операции:
•Установка в «0».
•Запись входных импульсов (информации).
•Хранение информации.
•Инкремент – увеличение хранящегося кода на «1».
•Декремент – уменьшение хранящегося кода на «1».
•Деление частоты входных сигналов.

34. Суммирующий счетчик

35. Вычитающий счетчик

36. Компараторы
Компаратор – это узел для сравнения двух
чисел. Простейший компаратор сравнивает 2
числа (слова) А и В и выдает однобитовый
сигнал: при равенстве А=В - 1, при
неравенстве – 0.

37. Компаратор

38. Еще чуть-чуть…

39. Блок логических операций

40. Сумматор

41. Сумматор

42. Самое главное – АЛУ

43. Важнейший постулат
Вычитание, деление и
умножение в двоичном коде
можно сделать через
сложение.

44. Арифметико-логическое устройство
ALU – функционально законченный узел процессора ЭВМ,
предназначенный для выполнения арифметических и логических
операций по обработке информации.
Основные операции, выполняемые ALU:
•Арифметические (все они сводятся к сложению), до 50% от всех
выполняемых операций.
•Логические (до 16 операций – до 45% от всех выполняемых операций).
•Остальные 5% - операции управления.

45. Арифметико-логическое устройство

46. Итак что у нас есть
•Элемент И-НЕ - на основе транзистора
•Булевы элементы – логические операции на основе И-НЕ
•Триггер – единица памяти на основе булевых элементов
•Регистр – Набор триггеров для хранения данных
•Шифратор, дешифратор, мультиплексор – управляющие сигналы
•Сумматор – математические операции над числами

47. Что еще нужно для жизни ? 
Вышеперечисленное позволяет создать простейший компьютер в домашних
условиях.
Стив Джобс и Стив Возняк создавали первые компьютеры именно так!

48. Хотите знать больше про Internet of Things?
Присоединяйтесь к нам!
IoT Community:
•https://www.facebook.com/groups/RU.IoT.Community/
•http://vk.com/iot_community
•https://www.meetup.com/Moscow-Internet-of-Things-Community/

49. «Вжух» и получился компьютер
Александр Сурков, Microsoft MVP, IoT Community leader
@AOSurkov