Читать «Архитектура компьютера» онлайн - страница 142

33. В профессиональной камере установлен формирователь сигнала изображения на 24 млн пикселов, причем для передачи цвета в каждом из битов выделяется по 6 байт. Сколько изображений можно сохранить на карте флэш-памяти емкостью 8 Гбайт при коэффициенте сжатия 5х? Допустим для упрощения вычислений, что 1 Гбайт равен 2³⁰ байт.

34. Оцените, сколько символов (включая пробелы) содержит обычная книга по информатике. Сколько битов нужно для того, чтобы закодировать книгу в коде ASCII с проверкой на четность? Сколько компакт-дисков нужно для хранения 10 000 книг по информатике? Сколько односторонних двухслойных DVD-дисков нужно для хранения такого же количества книг?

35. Напишите процедуру hamming(ascii, encoded), которая преобразует 7 последовательных битов ascii в 11-разрядное целое кодированное число encoded.

36. Напишите функцию distance(code, n, k), которая на входе получает массив code из n символов по k бит каждый и возвращает минимальное хэммингово расстояние между этими символами.

Глава 3

Цифровой логический уровень

Вентили и булева алгебра

Цифровые схемы конструируются из небольшого числа простых элементов путем сочетания этих элементов в различных комбинациях. В следующих подразделах описаны эти основные элементы, показано, как их можно сочетать, а также представлен математический метод анализа их работы.

Вентили

Цифровая схема — это схема, в которой есть только два логических значения. Обычно сигнал от 0 до 1 В представляет одно значение (например, 0), а сигнал от 2 до 5 В — другое значение (например, 1). Напряжение за пределами указанных величин недопустимо. Крошечные электронные устройства, которые называются вентилями, позволяют получать различные функции от этих двузначных сигналов. Вентили лежат в основе аппаратного обеспечения, на котором строятся все цифровые компьютеры.

Описание принципов работы вентилей не является темой этой книги, поскольку относится к уровню физических устройств, который находится ниже уровня 0. Тем не менее мы очень кратко коснемся основного принципа, который не так уж и сложен. Вся современная цифровая логика основывается на том, что транзистор может работать как очень быстрый двоичный переключатель.

На рис. 3.1, а изображен биполярный транзистор, встроенный в простую схему. Транзистор имеет три соединения с внешним миром: коллектор, базу и эмиттер. Если входное напряжение V.n ниже определенного критического значения, транзистор выключается и действует как очень большое сопротивление. Это приводит к выходному сигналу Vout, близкому к V_CC (напряжению, подаваемому извне), — для данного типа транзистора это обычно +5 В. Если Vn превышает критическое значение, транзистор включается и действует как проводник, вызывая заземление сигнала Vout (по соглашению — это 0 В).