ПРИМЕР ЭЛЕКТРОННОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ЛОГИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА

Наконец, приведем обещанную выше электронную схему одного из элементарных логических устройств. Эта схема реализует логическую операцию И-НЕ.

Основа схемы - два nрn-транзистора. Для ее понимания достаточно вспомнить, как работают транзисторы. Через такой транзистор может протекать ток от коллектора к эмиттеру (на рис. 4.26 это соответствует «от плюса к минусу») при наличии положительного напряжения на базе (т.е. в точках А и В). Отсутствие напряжения на базе запирает этот ток.

Схема 4.26 имеет два входа А и В, через которые подается информация в виде электрического напряжения: есть напряжение - логическое «да», нет его - «нет». Выход - точка Y, наличие разности потенциалов между которой и точкой Z рассматривается как «да», отсутствие - как «нет». Питающее напряжение для схемы подается на левые входы («+» и «-»). Резистор R, при наличии тока, создает падение напряжения.

Puc. 4.26. Электронная реализация логического элемента И-НЕ (схема на nрn-транзисторах)

Допустим, на входах А и В нет напряжения («нет» и «нет»). В последней колонке табл. 4.6 этому соответствует А = 0, В = 0. Тогда оба транзистора «заперты», ток по цепи не протекает и между точками Y и Z есть разность потенциалов - т.е. результат операции «да», что в логических обозначениях соответствует 1 (именнокак втабл. 4.6). Если заперт один из транзисторов, то результат все равно такой же (сравните с табл. 4.6). Лишь если оба транзистора открыты, ток в цепи идет и между точками Y и Z разности потенциалов нет (падение напряжения на самих транзисторах ничтожно мало по сравнению с его падением на резисторе).

За более подробными сведениями на эту тему следует обратиться к рекомендованным ниже книгам.

Контрольные вопросы и задания

1. Дайте определение понятию «высказывание» и приведите несколько примеров. Не забудьте объяснить, какие из них истинны, а какие ложны.

2. Самостоятельно (не заглядывая в книгу) постройте таблицы истинности для всех упоминающихся в тексте логических операций.

3. Вспомните, что вам известно об операциях И, ИЛИ, НЕ в языках программирования. Сопоставьте эти знания с только что построенными вами таблицами.

4. Нарисуйте условные обозначения основных логических элементов и постройте рядом их таблицу истинности.

5. Проанализируйте самостоятельно работу триггера и сумматора для каждой строчки таблицы истинности.

6. Попробуйте нарисовать схему соединения элементов И-НЕ для получения базовых логических операций. Если это не удастся, обратитесь за помощью к указанным ниже книгам.

Дополнительная литература к главе 4

1. Александриди Т.М. и др. Работа на микро-ЭВМ. - М.: Финансы и статистика, 1989.

2. Anoкин И. А., Майстров Л.Е. История вычислительной техники. - М.: Наука, 1980.

3. Богумирский Б. С. Руководство пользователя ПЭВМ. Часть 1. Санкт-Петербург: Печатный Двор, 1994.

4. Брусенцов Н П. Микрокомпьютеры. - М.: Наука, 1985.

5. Василевский А. М., Кропоткин М.А.. Тихонов В. В, Оптическая электроника. -Л.: Энергоатомиздат, 1993.

6. Васильев Б.М., Частиков А.П Микропроцессоры (история, применение, технология) //Информатика и образование. - 1993. -N 5. -С. 71-83.

7. Гершензон Е. М., Полянина Г. Д., Соина Н. В. Радиотехника. -М.: Просвещение, 1989.

8. Гутер Р. С., Полунов Ю. Л. От абака до компьютера. - М.: Знание, 1975.

9.Джордейн Р. Справочник программиста персональных компьютеров типа IBM PC, XT и AT. - М.: Финансы и статистика, 1992.

10. Еремин Е.А. Компилятор? Это очень просто. Компьютер УКНЦ. - М.: Компьютика, 1995.-N3.-С. 25-33.

11. Еремин Е.А., Пономарева Л. В. Методические рекомендации по изучению основных принципов работы ПК. - Пермь: ПГПУ, 1989.

12. Еремин Е.А. Как работает современный компьютер. - Пермь: из-во ПРИПИТ, 1997.

13. Зальцман Ю.А. Архитектура и программированиена языке ассемблера БК-0010.//Информатика и образование. 1990.-N4-6: 1991.-N1-5.

14. Крук Б. И., Попов Г.Н. ...И мир загадочный за занавесом цифр... цифровая связь. - М.: Радио и связь, 1992.

15. Лин В. PDP-11 и VAX-11. Архитектура ЭВМ и программирование на языке ассемблера. - М.: Радио и связь, 1989.

16. Майоров С.А., Кириллов В.В., Приблуда А.А. Введение в микро-ЭВМ. - Л.:

Машиностроение, 1988.

17. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. - М.: Радио и связь, 1990.

18. Мнеян М.Г. Физические принципы работы ЭВМ. - М.: Просвещение, 1987.

19. Нортон П.. Соухэ Д. Язык ассемблера для IBM PC. - М.: Финансы и статистика, 1992.

20. Нортон П. Персональный компьютер фирмы IBM и операционная система MS DOS. М.: Радио и связь, 1992.

21. Перегудов М.А., Халамайзер А. Я. Бок о бок с компьютером. - М.: Высшая школа,1987.

22. Поляков В. Т. Посвящение в радиоэлектронику. - М.: Радиои связь, 1990.

23. Смит Б.Э., Джонсон М.Т. Архитектура и программирование процессора INTEL 80386. - М.: Конкорд. 1992.

24. Токхейм Р. Основы цифровой электроники. - М.: Мир, 1988.

25. Толковый словарь по вычислительным системам / Под ред. В.Иллингуорта и др. - М.: Машиностроение, 1989.

26. Частиков А. П. История компьютера. - М.: Журнал «Информатика и образование», 1996.

27. Эндерлайн Р. Микроэлектроника для всех. - М.: Мир, 1979.

28. Ямпольский В. С. Основы автоматики и электронно-вычислительной техники. -М.: Просвещение, 1991.

ГЛАВА 5

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

Компьютерная сеть - объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач.

Одна из первых возникших при развитии вычислительной техники задач, потребовавшая создания сети хотя бы из двух ЭВМ - обеспечение многократно большей, чем могла дать в то время одна машина, надежности при управлении ответственным процессом в режиме реального времени. Так, при запуске космического аппарата необходимые темпы реакции на внешние события превосходят возможности человека, и выход из строя управляющего компьютера грозит непоправимыми последствиями. В простейшей схеме работу этого компьютера дублирует второй такой же, и при сбое активной машины содержимое ее процессора и ОЗУ очень быстро перебрасывается на вторую, которая подхватывает управление (в реальных системах все, конечно, происходит существенно сложнее).

Вот примеры других, очень разнородных, ситуации, в которых объединение нескольких ЭВМ необходимо.

А. В простейшем, самом дешевом учебном компьютерном классе, лишь однаизЭВМ - рабочее место преподавателя - имеет дисковод, позволяющий сохранять на диске программы и данные всего класса, и принтер, с помощью которого можно распечатывать тексты. Для обмена информацией между рабочим местом преподавателя и рабочими местами учеников нужна сеть.

Б. Для продажи железнодорожных или авиационных билетов, в которой одновременно участвуют сотни кассиров по всей стране, нужна сеть, связывающая сотни ЭВМ и выносных терминалов на пунктах продажи билетов.

В. Сегодня существует множество компьютерных баз и банков данных по самым разным аспектам человеческой деятельности. Для доступак хранимой в них информации нужна компьютерная сеть.

Сети ЭВМ врываются в жизнь людей - как в профессиональную деятельность, так и в быт - самым неожиданным и массовым образом. Знания о сетях и навыки работы в них становятся необходимыми множеству людей.

Сети ЭВМ породили существенно новые технологии обработки информации -сетевые технологии. В простейшем случае сетевые технологии позволяют совместно использовать ресурсы - накопители большой емкости, печатающие устройства, доступ в Internet, базы и банки данных. Наиболее современные и перспективные подходы к сетям связаны с использованием коллективного разделения труда при совместной работе с информацией - разработке различных документов и проектов, управлении учреждением или предприятием и т.д.

Простейшим видом сети является, так называемая, одноранговая сеть, обеспечивающая связь персональных компьютеров конечных пользователей и позволяющая совместно использовать дисководы, принтеры, файлы.

Более развитые сети помимо компьютеров конечных пользователей -рабочихстанций - включают специальные выделенные компьютеры - серверы. Сервер - это ЭВМ. выполняющая в сети особые функции обслуживания остальных компьютеров сети - рабочих станций. Есть разные виды серверов: файловые, телекоммуникационные серверы, серверы для проведения математических расчетов, серверы баз данных.

Весьма популярная сегодня и чрезвычайно перспективная технология обработки информации в сети называется «клиент - сервер». В методологии «клиент - сервер» предполагается глубокое разделение функций компьютеров в сети. При этом в функции «клиента» (под котором понимается ЭВМ с соответствующим программным обеспечением) входит

• предоставление пользовательского интерфейса, ориентированного на определенные производственные обязанности и полномочия пользователя;

• формирование запросов к серверу, причем не обязательно информируя об этом пользователя; в идеале пользователь вообще не вникает в технологию общения ЭВМ, за которой он работает, с сервером;

• анализ ответов сервера на запросы и предъявление их пользователю. Основная функция сервера - выполнение специфических действий по запросам клиента (например, решение сложной математической задачи, поиск данных в базе, соединение клиента с другим клиентом и т.д.); при этом сам сервер не инициирует никаких взаимодействий с клиентом. Если сервер, к которому обратился клиент, не в состоянии решить задачу из-за нехватки ресурсов, то в идеале он сам находит другой, более мощный, сервер и передает задачу ему, становясь, в свою очередь, клиентом, но не информируя об этом без нужды начального клиента. Обратим внимание, что «клиент» вовсе не есть выносной терминал сервера. Клиентом может быть весьма мощный компьютер, который в силу своих возможностей решает задачи самостоятельно.

Компьютерные сети и сетевые технологии обработки информации стали основой для построения современных информационных систем. Компьютер ныне следует рассматривать не как отдельное устройство обработки, а как «окно» в компьютерные сети, средство коммуникаций с сетевыми ресурсами и другими пользователями сетей.

ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ