روز آفتابی و لامپ روشن

سلام. در این مطلب، قصد داریم در مورد ساختار کامپیوتر بحث کنیم. البته بیشترین چیزی که توی این مطلب بهش پرداخته میشه، دروازه های منطقی هستند و این که چطور میتونیم اون ها رو بسازیم.

بسیار خوب، عنوان مطلب به قدر کافی گویا هست که قراره چی رو به چی ربط بدیم، ولی بیاید این مثال رو در نظر بگیریم :

یک اتاق داریم که پنجره های زیادی داره و موقعیتش طوریه که در طول روز، بسیار نورگیره. واردش میشیم و می بینیم که یه لامپ روشنه. بعد دنبال کلید میگردیم. می بینیم که دو تا کلید کنار در هست، که هردو در وضعیت خاموش قرار داره. اولین احتمالی که پیش خودمون در نظر میگیریم، اینه که برقکار محترم کلید رو برعکس بسته. خب میگیم ایرادی نداره. یکی رو میزنیم، چراغ خاموش نمیشه. برش میگردونیم به حالت اول و اون یکی رو میزنیم. بازم چراغ خاموش نمیشه. یهو کنجکاو میشیم که هر دو کلید رو با هم در حالت روشن قرار بدیم، اون موقعه که می بینیم چی شد؟ چراغ خاموش شد!

حالا چه چیزی باعث شد که چراغ ما خاموش بشه؟ اینجاست که به جادوی ترانزیستورها باید ایمان بیاریم. در واقع دو کلید ما به یک مدار به این شکل وصل هستند :

0 -NAND Gate using transistors

 

این مدار، یک مدار یا بهتر بگم دروازه منطقیه که بهش NAND میگن. این مدار رو ما توی اون کلید قرار دادیم، و جدول درستیش به این شکله که هر وقت هر دو ورودی صحیح باشن، خروجی غلط میشه. حالا برای نمایش دادن بهتر این گیت، از این نماد استفاده میشه :

1- NAND gate

خب، سایر گیت ها (که با نماد های دیگه ای نشون داده میشن) رو میتونیم از این گیت بسازیم. اما چیزی که هست اینه که این گیت، چیزیه که کامپیوتر رو میسازه. در واقع در عمده IC هایی که خریداری میکنیم تعداد زیادی گیت NAND قرار داره که با وصل کردنش به هم، میتونیم گیت های دیگه ای رو هم بسازیم.

2-NAND Logic

خب، حالا فرض کنیم که به جای دو تا ورودی، یه ورودی دادیم به گیت NAND . یعنی از یک کلید، دو سیم به هر دو ورودی گیت وصل کردیم، به این شکل :

3-NOT Logic using NAND

حالا، اگر این کلید رو بزنیم، خروجی غلط و اگر خاموشش کنیم خروجی درست میشه. این ترکیب رو «نقض کننده» یا NOT هم بهش میگیم. در واقع گیت NOT که یک گیت با یک ورودی هست رو میتونیم به این شکل بسازیم.

الان میدونیم که یک NOT یا نقیض وجود داره. حالا میتونیم به جای اون ورودی، یک NAND با دو ورودی قرار بدیم که به این شکل در بیاد :

4-AND Logic using NAND

خب این مدار، یکم پیچیده شد. ولی دقت کنید که داره نقیض نتیجه NAND رو به ما میده. یعنی چی؟ یعنی در صورتی خروجی درست میشه که هر دو ورودی درست باشن. این منطق و این مدار هم که AND هست، و اگر جبر بول رو کمی بدونید میدونید که از بیسیک ترین دستورات جبر بول هست.

حالا، یه مدل دیگه این گیت ها رو پیش هم میچینیم. چطوری؟ این بار به جای نقض کردن نتیجه، نقیض ورودی ها رو به عنوان ورودی میدیم به یک گیت NAND . در واقع به این شکل :

5-OR Logic using NAND

حالا نتیجه به این شکل هست که «درصورتی که حداقل یکی از ورودی ها درست باشه، نتیجه درست میشه». و این منطق، منطق OR هست. در واقع گیت OR رو هم با NAND پیاده سازی کردیم.

یک مدار دیگه هم میمونه که نوع خیلی خاصی از OR هست. در واقع به این شکله :

6-XOR Logic using NAND

توی این گیت جدید، ما در واقع وقتی به نتیجه درست میرسیم، که تعداد «فرد» از ورودی ها (در اینجا یک، چون دو تا ورودی بیشتر نداریم) درست باشن. این منطق و این گیت رو «یای انحصاری» یا XOR میگن. اگر یک IC داشته باشیم که ۵ تا گیت NAND داخلش باشه، میتونیم ازش یک XOR بسازیم.

همه ما میدونیم که این گیت ها خودشون نماد انحصاری دارن و وقتی قراره چیزی با استفاده ازشون طراحی کنیم، بهتره (و باید!) از نمادهای خودشون استفاده کنیم، ولی یکی از دلایلی که این مطلب رو نوشتم این بود که میخواستم شما رو با ساختار درونی گیت ها آشنا کنم، همچنین میخواستم بررسی کنم که با استفاده از IC هایی که گیت NAND داخلشون هست، چطور میشه به سایر گیت ها رسید.

سال نو مبارک، موفق باشید :)

FacebookTwitterGoogle+Share

دیدار با 8086 + کد روشن و خاموش کردن LED

نرم افزارهای زیادی برای کار با مدارات، تراشه ها و سایر دیوایس های الکترونیکی ساخته شده، ولی دو روزی هست که با Proteus دارم کار میکنم و میتونم بگم در این زمینه، از بهترین هاست. یکی از خوبی هاش داشتن تراشه های متعدد، با قابلیت اجرای برنامست. یکی از معروف ترین ریزپردازنده هایی که در این نرم افزار به کار رفته، پردازنده 8086 از اینتل هست. من این رو با این پردازنده ساختم (البته اصلا و ابدا مطمئن نیستم که مدارم درست باشه! ولی خود برنامه ایرادی ازش نگرفت) :

8086led

 

خب این مدار قراره چه کنه؟! قراره به کمک 8086 و یک مدار مجتمع 8255 ، چند تا LED رو به ترتیب خاموش و روشن کنه. یکی از ویژگی های پرتئوس اینه که تراشه هایی که داخلش هستند، همه برنامه پذیرند. البته شما باید برنامه هاتون رو بنویسید بعد اسمبل (یا کامپایل، بسته به نوع برنامه) کنید و بعد فایل اجراییتون رو به خورد تراشه بدید. بسیار خوب، برنامه ای که برای روشن و خاموش کردن LED نوشتم اینه :

کد   
.MODEL SMALL
.8086
.STACK
.CODE
MOV AL, 80
MOV DX, 0FF36h
OUT DX, AL
BEGIN: MOV AL,00
MOV DX, 0FF30h
OUT DX, AL 
CALL DELAY
MOV AL, 0FFh
OUT DX, AL 
CALL DELAY 
JMP BEGIN 
DELAY: MOV CX, 0FFFFh
P0 : DEC CX 
JNE P0 
RET
.DATA
END

خب، این برنامه رو باید با masm32 اسمبل کنید، که مراحلش به این شکله (مراحل اسمبل و لینک کردن در سیستم عامل ویندوز اینطوره، برای لینوکس هم سعی میکنم راه حلش رو پیدا کنم) :

کد   
ml /c /Zi /Zd LED.asm
link16 /CODEVIEW LED.obj,LED.exe,,, nul.def

دقت کنید که کد ها باید پشت سر هم وارد شن، همچنین ، بعد از این عملیات، چنانچه OpCode ها رو بخواید بخونید، میتونید از فایل LST تولید شده توسط اسمبلرتون استفاده کنید، که من اینجا OpCode رو میذارم (حواستون باشه این فقط برای کد سگمنت هست) :

OpCode

این هم از آپکد های این برنامه.

حواستون باشه مداری که کشیده شده ممکنه درست نباشه، در صورتی که برنامه درست اجرا میشه (برنامه تست شده و از این بابت مطمئنم).

امیدوارم شما هم با 8086 لحظات شادی رو تجربه کنید، درسته که یه پردازشگر قدیمیه، ولی کار باهاش شدیدا فانه!

موفق باشید :)

FacebookTwitterGoogle+Share