в цифровой код. АЦП является необходимым интерфейсным устройством аналоговой подсистемы, выходные сигналы которой предполагается обрабатывать в ЭВМ.

Устройство выборки и хранения широко применяется в дискретных и цифровых системах. Оно осуществляет выборку аналогового сигнала и затем сохраняет его уровень постоянным до следующей выборки. В дальнейшем мы будем рассматривать это устройство как составную часть АЦП.

Мультиплексор. Когда сигналы от нескольких устройств должны быть обработаны одним и тем же процессором или информационным каналом, то для представления этих сигналов в виде некоторой заданной последовательности используется мультиплексор. Эта последовательность сигналов затем обрабатывается процессором в режиме разделения времени. Например, если сигналы нескольких цифровых устройств должны быть обработаны центральным процессором, то эти устройства обычно связываются с процессором через мультиплексор и общий канал параллельных линий.

2.2. ЦИФРОВЫЕ СИГНАЛЫ И КОДИРОВАНИЕ

Цифровые сигналы в ЭВМ и цифровых системах управления обычно передаются в виде слов или кодов. В слове информация обычно представляется в форме дискретных битов (логический импульс О или 1 ), образующих последовательный или параллельный код. Численное значение слова и есть значение переменной, которое это слово представляет.

Все современные ЭВМ построены на основе двоичной системы счисления. Цифровой сигнал в ЭВМ может быть представлен как последовательность нулей и единиц. Каждый разряд двоичного числа (О или 1) называется битом. Бит является носителем небольшого количества информации, поэтому обычно 8 бит объединяют и называют байгол. Несколько байтов могут быть объединены в слово. Слова могут быть практически любой длины от 4 до 128 бит и более. Различие между битом и байтом схоже с различием между буквой алфавита и словом. Можно сказать, что буква является наименьшей единицей информации, но обычно не несет смысла до тех пор, пока не объединяется с другими буквами в форме слова. Рис. 2.1 иллюстрирует связь между словом, байтом и битом. В этом случае длина слова равняется 2 байт или 16 бит.

Емкость памяти ЭВМ обычно определяется в байтах. Например,

Рис. 2.1. Связь между словом, байтом и битом

микропроцессор Интел 8080 спроектирован таким образом, что может работать с памятью до 64К. 64К равны 2** или 65 536 бит.

Точность ЭВМ определяется длиной слов, которые ЭВМ может запоминать и с которыми может оперировать. Например, ЭВМ с длиной слова 8 бит может запоминать числа только с восемью разрядами. Так как регистры и аккумулятор такой ЭВМ также оперируют с 8-разрядным словом, то увелтент точности обработки возможно только при использовании слов двойной длины и соответствующих алгоритмов обработки.

Цифровые сигналы в ЭВМ могут быть представлены в форме с фиксированной и с плавающей запятыми.

Представление числа в форме с фиксированной запятой. Если для представления числа мы используем все 16 бит слова, показанного на рис. 2.1, где каждый бит может принимать значение О или 1, то мы имеем дело с представлением числа в форме с фиксированной запятой. Вообще говоря, и-разрядное двоичное слово, представляющее целое число N в форме с фиксированной запятой, может быть записано как

(2-1)

где коэффициенты я;, i = О, 1, 2, и - 1 принимают значение О или 1. Двоичная форма числа определяется значением коэффициентов соотношения (2-1) слева направо, со старшим битом (СБ) слева и младшим битом (МБ) справа.

В качестве простого примера рассмотрим трехразрядное двоичное слово

N = а2-

(2-2)

Присваивая различные комбинации О и 1 коэффициентам Яо, i и Я2, можно получить восемь (2) различных значений слова N или восемь чисел. Соотношение между двоичной и десятичной формами представления целых чисел для слова длиной 3 бит показано в табл. 2.1.

Для представления дробных чисел можно также использовать форму с фиксированной запятой. Используя фиктивную двоичную запятую в слове, можно часть слова отвести для представления целой части числа.

Таблица 2.1

2 3 4

ООО 001 010

100 101 110

о о о о 1 1 1 1

о о 1 1 о о 1 1

о 1 о 1 о 1 о 1

а другую часть - для дробной. Например, в 8-разрядном слове на рис. 2.2 первые пять разрядов представляют цёлуючасигчйсла, а последние три - Дробную. Заметим, что двоичная запятая не требует для представления отдельного разряда и является фиктивной.

В соответствии с рисунком число N- может быть записано как

(2-3)

Следовательно, двичное число 01011,101 эквивалентно десятичному N=OX2-(-lX2-(-OX22-(-lx2-(-lX2°-(-lX2- +

4-0X2-2-1-1X2-= 8-(-2-(-1-(- + - = 11.625

Z о

Вообще п-разрядная дробь может быть представлена как

j-n ,

N = а 12-1 а 22-2 + ... +

(2-4)

(2-5)

где коэффициенты Д/ (/ = -1, -2, -п) принимают значение О или 1. Первый коэффициент а~ i представляет собой старший бит в коде числа, а-п - младший. Простая иллюстрация такого представления показана в табл. 2.2.

Мы рассмотрели двоичное представление только положительных чисел. Отрицательные числа могут быть представлены с использованием первого разряда двоичного слова, или бита знака, значение которого устанавливается О для положительных чисел и 1 для отрицательных. Альтернативным способом представления отрицательных чисел является представление числа в дополнительном коде.

Целая часто Дробная часть

Рис. 2.2. Представление 8-разрядаюго дробного числа в форме с фиксированной запятой

двоичная запятая

Таблица 2.2

1/8 1/4 3/8 1/2 5/8 3/4 7/8

0,000 0,001 0,010 0,011 0,100 0,101 0,110 0,111

о о о о 1 1 1 1

о о 1 1 о о 1 1

о 1 о 1 о 1

о 1