MediaWiki SPŠ a VOŠ Písek - Příspěvky [cs]

Soubor:Instal 2.png

2010-06-11T08:26:42Z

Fsvoboda:

Soubor:Instal.png

2010-06-11T08:24:54Z

Fsvoboda:

Soubor:Media player.png

2010-06-11T08:22:36Z

Fsvoboda:

Soubor:V praxi.png

2010-06-11T08:14:29Z

Fsvoboda:

Tepelná kapacita

2010-05-31T15:30:36Z

Fsvoboda:

== Tepelná kapacita ==
Tepelná kapacita je fyzikální veličina, která vyjadřuje množství tepla, kterým se těleso ohřeje o 1 kelvin.
Měrná tepelná kapacita je veličina charakteristická pro danou látku. Pro různé látky a různá skupenství má různé hodnoty. Platí-li pro měrné tepelné kapacity dvou látek A a B nerovnost , znamená to, že látce B je třeba dodat větší teplo, abychom ohřáli obě látky o stejný přírůstek teploty. Pokusy a přesná měření ukazují, že se měrná tepelná kapacita látek mění se změnou teploty. (Proto se měrná tepelná kapacita udává v tabulkách pro určitou teplotu.) U všech látek se s klesající teplotou jejich měrná tepelná kapacita snižuje, ale pokles není příliš velký. Proto je možné pro daný stupeň přesnosti výpočtů považovat měrné tepelné kapacity homogenních látek v jistém teplotním intervalu za konstantní.

Z běžných látek má největší měrnou tepelnou kapacitu voda (). Tato velká hodnota měrné tepelné kapacity předurčuje vodu k použití jako chladící kapaliny (např. v automobilových motorech, …) nebo jako kapaliny používané k přenosu energie (např. jaderné elektrárny, ústřední topení v domech a bytech, …). Relativně malou tepelnou kapacitu mají kovy, což usnadňuje jejich tepelné zpracování.

= Značení =
Symbol veličiny: C, popř. K
Základní jednotka: joule na kelvin, značka jednotky: J.K-1
Další jednotka: kilojoule na kelvin, značka jednotky: kJ.K-1

= Vztahy =
- Tepelná kapacita je určena jako podíl dodaného (nebo odebraného) tepla a teplotní změny, tzn.

[[Soubor:kapacita.png]]

- Kde Q je teplo, které bylo tělesu dodáno (nebo odebráno) a ΔT je rozdíl teplot mezi počátečním a konečným stavem, kdy bylo teplo dodáváno (odebíráno).
Uvedený vztah bývá také zapisován jako:

[[Soubor:kapacita2.png]]

- Měrná tepelná kapacita je tepelná kapacita jednoho kilogramu látky. Tepelnou kapacitu tělesa o hmotnosti m lze tedy vyjádřit ve tvaru,kde m je hmotnost tělesa, c je měrná tepelná kapacita.

[[Soubor:kapacita3.png]]

- Těleso hmotnosti m přijme při zvýšení teploty o ( t – t0 ) teplo :
'''Q = c• m( t – t0 ), t > t0'''

- Těleso hmotnosti m odevzdá při snížení teploty o ( t0 - t ) teplo :
'''Q = c• m( t0 - t ), t < t0'''

- Veličina c je měrná tepelná kapacita látky, udává se v jednotkách joule na kilogram a Celsiův stupeň - J/(kg•°C).

- Měrná tepelná kapacita vody je 4 180 J/(kg•°C) = 4,2 kJ/(kg•°C). Uvedené vztahy pro přijaté nebo odevzdané teplo při telené výměně platí, nenastane-li při změně teploty ( t – t0 ) nebo ( t0 - t ) změna skupenství.

= Obrázky =

[[Soubor:kapacita tabulka.jpg]]

[[Soubor:kapacita obrázek.jpg]]

= Zdroje =

http://cs.wikipedia.org/wiki/Tepeln%C3%A1_kapacita

http://ucivozs.sweb.cz/31.html

http://fyzika.jreichl.com/index.php?sekce=browse&page=578

http://www.gymstr.cz/fyzikalni_pokusy/obrazky/8.jpg

http://vytapeni.tzb-info.cz/t.py?t=16&i=91&h=38&obor=5

--[[Uživatel:Fsvoboda|Fsvoboda]] 31. 5. 2010, 07:36 (UTC)

Tepelná kapacita

2010-05-31T07:36:53Z

2010-04-09T21:32:24Z

Fsvoboda:

'''Třetí generace je charakteristická použitím integrovaných obvodů''' (tzv. polovodičová elektronika). S postupem času roste počet tranzistorů
v integrovaném obvodu (zvyšuje se integrace). V této době byl výkon počítače úměrný druhé mocnině jeho ceny, takže se vyplatilo koupit co nejvýkonnější počítač a poté prodávat jeho strojový čas. Majitelé požadovali maximalizaci využití počítače, proto se objevilo multiprogramování – zatímco jeden program čeká na dokončení I/O operace, je procesorem zpracovávána druhá úloha. S tím úzce souvisí zavedení pojmu proces, který označuje prováděný program a zahrnuje kromě něj i dynamicky se měnící data. Objevuje se první podpora multitaskingu, kdy se programy vykonávané procesorem střídají, takže jsou zdánlivě zpracovávány najednou. Tento pokrok umožňuje zavedení interaktivních systémů (počítač v reálném čase reaguje na požadavky uživatele). Kromě velkých střediskových počítačů (mainframe) se objevují i první minipočítače a mikropočítače.

==Stupně Integrace==
S postupným vývojem integrovaných obvodů se neustále zvyšuje stupeň integrace (počet integrovaných členů na čipu integrovaného obvodu). Podle počtu takto integrovaných součástek je možné rozlišit následující stupně integrace:[[Soubor:VLSI1.jpg|thumb|right|VLSI Integrace]]

[[Soubor:Pocitace3gen.PNG]]

==Výroba integrovaných obvodů==
Integrované obvody je možné vyrábět pomocí různých technologií, z nichž každá má svůj základní stavební prvek a díky němu poskytuje specifické vlastnosti:
[[Soubor:Cmos1.jpg|thumb|right|CMOS Technologie]]
#'''TTL''' (Transistor Transistor Logic): rychlá, ale drahá technologie. Jejím základním stavebním prvkem je bipolární tranzistor. Její nevýhodou je velká spotřeba elektrické energie a z toho vyplývající velké zahřívání se takovýchto obvodů.
#'''PMOS''' (Positive Metal Oxid Semiconductor): technologie používající unipolární tranzistor MOS s pozitivním vodivostním kanálem. Díky tomu, že MOS tranzistory jsou řízeny elektrickým polem a nikoliv elektrickým proudem jako u technologie TTL, redukuje nároky na spotřebu elektrické energie. Jedná se však o pomalou a dnes nepoužívanou technologii.
#'''NMOS''' (Negative Metal Oxid Semiconductor): technologie, která využívá jako základní stavební prvek unipolární tranzistor MOS s negativním vodivostním kanálem. Tato technologie se používala zhruba do začátku 80. let. Jedná se o levnější a efektivnější technologii než TTL a rychlejší než PMOS.
#'''CMOS''' (Complementary Metal Oxid Semiconductor): technologie spojující v jednom návrhu prvky tranzistorů PMOS i NMOS. Tyto obvody mají malou spotřebu a tato technologie je používána pro výrobu velké čáti dnešních moderních integrovaných obvodů.
#'''BiCMOS''' (Bipolar Complementary Metal Oxid Semiconductor): nová technologie spojující na jednom čipu prvky bipolární technologie i technologie CMOS. Používána zejména firmou Intel k výrobě mikroprocesorů.

==Začátky 3. generace==
[[Soubor:J.Kylbi.jpg|thumb|left|Jack Kilby]]
První integrované obvody vytvořili v roce 1959 '''Jack Kilby a Robert Noyce'''. V roce 1961 dal Jack Kilby, ze společnosti Texas Instruments na trh první integrovaný obvod se čtyřmi tranzistory. O něco později se na křemíkové destičce (čipu) o rozměrech 5x5 mm podařilo umístit už 20 tranzistorů, a tak vznikla malá integrace (SSI). V dalších letech nastal u integrovaných obvodů rychlý rozvoj a vznikly další stupně integrace.

==Pokračování 3. generace==
Rychlost spínacích prvků uspořádaných jako integrované obvody na modulových deskách se už stěží dala měřit - operační rychlost počítačů třetí generace se již blížila jednomu miliónu operací za sekundu. Potřebný příkon spínacích prvků klesl na několik mikrowatů a procesor počítače pro vědecké účely se mohl zmenšit na několik krychlových decimetrů. Zbylo mnohem více místa v pamětech pro programové vybavení a operační systémy. Vedle IBM stále prosazovaného jazyka FORTRAN se začaly používat i jazyky ALGOL, COBOL, LISP a PL/1.

Samozřejmostí se stalo vnitřní a vnější sdílení času a multiprogramování. Kompatibilita dosáhla vrcholu a uplatňovala se jak u kódu, tak datových nosičů. Pásky a disky s programem a daty bylo možné přenášet ze stroje na stroj.

Vnější paměti získaly na kapacitě a nástupem rotujících magnetických disků i na rychlosti vybavování. K počítačům bylo možné připojit i několik desítek terminálů. Zavedením terminálů u uživatelů se umožnil přístup k počítačům přímo z jejich pracoviště. Odpadlo převážení dat do výpočetních středisek a čekání na jejich zpracování.

==První počítače 3. generace==
[[Soubor:sys300.jpg|thumb|right|Počítač SYSTEM 360]]
První počítače třetí generace s integrovanými obvody byly úspěšné počítače IBM označené jako SYSTEM 360 a v Evropě na ně navázal SIEMENS řadou 4004. Každá řada sestávala z několika modelů se zvyšujícími výkony a bohatšími perifériemi. Navzájem byly již technicky i programově kompatibilní a důsledně modulární. Uživatel měl možnost si ze sériově vyráběných počítačů zvolit model vyhovující jeho požadavkům. Jestliže vzrostly jeho nároky, mohl periférii svého počítače rozšiřovat.

==Další počítače 3. generace==
[[Soubor:EC1050.jpg|thumb|right|Počítač EC1050]]
*'''Cray:''' V roce 1976 začala firma Cray prodávat tehdy nejvýkonnější počítač na světě Cray-1, který byl velmi známým a úspěšným superpočítačem.
S nástupem paralelních výpočtů v 80. letech 20. století superpočítače ustoupily a tato původně velmi úspěšná firma v roce 1995 zkrachovala.

*'''EC1010: '''malý počítač pro řízení procesů výroby a vědeckotechnické výpočty (výroba MLR)

*'''EC1020:''' střední počítač pro hromadné zpracování dat, plánovací úkoly (výroba v SSSR, BLR a ČSR )

*'''EC1050:''' velký počítač pro rozsáhlé vědeckotechnické a ekonomické úlohy, osazený vícevrstvými emitorově vázanými obvody ECL s výkonem
500 000 operací/s a s velkou kapacitou připojených kanálů (SSSR )

==Konec 3. generace==
Postupné odeznívání éry 3. generace počítačů se datuje na rok 1981, kdy nastoupila 4. generace počítačů.
Pro čtvrtou generaci jsou charakteristické mikroprocesory a osobní počítače.
Tato generace trvá dodnes!

==Použitá literatura==
[[Soubor:liter.jpg|right]]
*[http://cs.wikipedia.org/wiki/Dějiny_počítačů Dějiny počítačů]
*[http://sen.felk.cvut.cz/sen/index_cz.html?historie/gen3.html Počítače 3. generace]
*[http://informatika.topsid.com/index.php?war=pocitace&unit=generace_pocitacu Generace počítačů]
*[http://historie_pocitacu.sweb.cz/ Historie počítačů]

Autor: [[Uživatel:Fsvoboda| Filip Svoboda]] B1. I - 7.4 2010

Aritmetické obvody

2010-04-09T21:26:00Z

Fsvoboda:

===Aritmetické obvody===
• provádí aritmetický součet nebo rozdíl binárních čísel a nebo binárně kódovaných dekadických čísel

==Sčítačky==
Základem těchto obvodů je buď poloviční, nebo úplná sčítačka. Poloviční sčítačka se od úplné liší tím, že nemá vstup pro vstupní přenos. Úplná sčítačka má vstup pro vstupní přenos a dva vstupy pro sčítance.

1. SČÍTAČKA MODULO 2:

• realizuje aritmetický součet, dvou stejnolehlých bitů dvou binárních čísel

(A,B,….) A = … ai
B = … bi

Pravdivostní tabulka:
[[Soubor:Pravdivostní tabulka 1.PNG|thumb|left|pravdivostní tabulka pro sčítačku modulo 2]]

Si = součet
[[Soubor:Součet.PNG|thumb|left|Součet]]

Realizace:

XOR:
[[Soubor:Realizace XOR.PNG|thumb|left|Realizace]]

2. PŮL-SČÍTAČKA:

• realizuje aritmetický součet stejnolehlých bitů dvou čísel a ještě vytváří přenos do vyššího řádu

Pravdivostní tabulka:

[[Soubor:Pravdivostní tabulka 2.PNG|thumb|left|Pravdivostní tabulka pro půl-sčítačku]]

Si = součet
pi = přenos

[[Soubor:Značka a realizace.PNG|thumb|left|Realizace půl-sčítačky]]

3. ÚPLNÁ SČÍTAČKA:

•realizuje aritmetický součet v jednom řádu, přenos do řádu vyššího a přitom respektuje přenos z řádu nižšího

Pravdivostní tabulka:

[[Soubor:Pravdivostní tabulka 3.PNG|thumb|left|Pravdivostní tabulka pro úplnou sčítačku]]

Značka:

[[Soubor:Značka úplné sčítačky.PNG|thumb|left|Značka úplné sčítačky]]

Realizace úplné sčítačky:

[[Soubor:Realizace pomocí půl-sčítačky.PNG|thumb|left|Realizace pomocí půl-sčítačky]]

Postup:

[[Soubor:Postup úplné sčítačky.PNG|thumb|left|Postup řešení]]

==Další informace ke sčítačkám==

Problematika sčítaček je velmi podobná problematice komparátorů. Pro popis sčítačky v jazyku HDL stačí opět jeden příkaz, její rozvinutí do tvaru SOP nebo POS je však ještě náročnější na počty termů než komparátor. Jen přenos z nejvyššího bitu vyžaduje 2n - 1 termů pro n-bitovou sčítačku.

[[Soubor:Aritmetický obvod 1.PNG|thumb|left|Obr. 3.4 Jednobitová sčítačka (a) a její blokový symbol (b). FA - full adder]]

Tam, kde není kritická rychlost sčítačky, je možno použít iterativního přístupu podle Obr. 3.5. Odpovídající zapojení jednobitové sčítačky (bloku s označením FA) je nakresleno na Obr. 3.4.

[[Soubor:Aritmetický obvod 2.PNG|thumb|left|Obr. 3.5 Iterativní zapojení n-bitové sčítačky]]

Podobně jako u komparátoru, je i u iterativního zapojení sčítačky spotřeba strukturních prvků lineárně závislá na počtu bitů sčítačky, tomuto počtu je však úměrné i zpoždění. Proto byla vyvinuta řada přístupů ke kompromisnímu řešení. Jedním z nich je vytvoření přenosového signálu pro každý bit třístupňovým zapojením - tzv. zrychlený přenos (carry lookahead) metodou P-G (Propagate - Generate) - viz například [4] nebo [5]. Pro vytvoření přenosového signálu jsou v obvodech PLD a zejména FPGA často obsaženy speciální struktury, které jsou mnohem rychlejší, než kdyby byly vytvořeny z univerzálních obvodových prvků (např. z makrobuněk obvodů CPLD). Jinou možností je použití registrové techniky zvané pipelining, která bude vysvětlena později.

Operaci odčítání je možno realizovat sčítačkou využitím kódu dvojkového doplňku - opět viz například [4]. Problematika obvodového řešení odčítaček je proto velmi podobná problematice sčítaček.

Kombinační násobičky patří mezi poměrně složité subsystémy a jejich obvodové řešení přesahuje rámec tohoto kurzu. Základní informace lze najít např. ve [4]. Současné návrhové systémy jsou již většinou schopny vytvořit optimalizované zapojení automaticky na základě symbolického zápisu v jazyku HDL s použitím příslušného aritmetického operátoru. Například násobička dvou čtyřbitových vstupních operandů v obvodu XC 9572XL (syntéza v systému ISE) spotřebuje necelou polovinu jeho strukturních prvků. Do menšího obvodu XC 9536XL se však nevejde, pravděpodobně pro problémy s propojením funkčních bloků. V obvodech FPGA se násobičky implementují poměrně často, zejména u konstrukcí pro číslicové zpracování analogových signálů (signálových procesorů). Z toho důvodu se také často v těchto obvodech setkáme s násobičkami pevně zapojenými (tzv. hardwarovými násobičkami, na rozdíl od násobiček vytvořených z univerzální programovatelné struktury). Hardwarové násobičky mohou být lépe optimalizovány než násobičky vytvořené z programovatelné struktury, mají tedy menší zpoždění a odběr (podobně jak je tomu u speciálních struktur pro generování přenosového signálu u sčítaček), pokud se však v konstrukci příslušná operace nevyskytuje, je jejich použitelnost pro jiné účely omezená.

Kombinační děličky se používají méně často než násobičky, a současné programovatelné obvody obvykle pro ně neobsahují zvláštní podpůrné struktury. Výjimkou je dělení celistvou mocninou dvojky, které je ekvivalentní posuvu dělence. Algoritmy pro dělení jsou zpracovány v tzv. jádrech IP (Intellectual Property), která obsahují aritmetické operace včetně dělení, zpravidla jsou však určena pro programovatelné obvody určitého výrobce (nejsou nezávislá na cílovém obvodu) a nebývají dostupná bezplatně

==Zdroje informací==
http://www.urel.feec.vutbr.cz/~kolouch/pld/1_prednasky/kapitola03_03.html

school.webz.cz/4/DATs/7.doc

www.comtel.cz/files/download.php?id=4181

[[Uživatel:Fsvoboda| Filip Svoboda ]]B1. I- 9. 4. 2010, 23:20

Aritmetické obvody

2010-04-09T21:23:22Z

Fsvoboda:

===Aritmetické obvody===
• provádí aritmetický součet nebo rozdíl binárních čísel a nebo binárně kódovaných dekadických čísel

==Sčítačky==
Základem těchto obvodů je buď poloviční, nebo úplná sčítačka. Poloviční sčítačka se od úplné liší tím, že nemá vstup pro vstupní přenos. Úplná sčítačka má vstup pro vstupní přenos a dva vstupy pro sčítance.

1. SČÍTAČKA MODULO 2:

• realizuje aritmetický součet, dvou stejnolehlých bitů dvou binárních čísel

(A,B,….) A = … ai
B = … bi

Pravdivostní tabulka:
[[Soubor:Pravdivostní tabulka 1.PNG|thumb|left|pravdivostní tabulka pro sčítačku modulo 2]]

Si = součet
[[Soubor:Součet.PNG|thumb|left|Součet]]

Realizace:

XOR:
[[Soubor:Realizace XOR.PNG|thumb|left|Realizace]]

2. PŮL-SČÍTAČKA:

• realizuje aritmetický součet stejnolehlých bitů dvou čísel a ještě vytváří přenos do vyššího řádu

Pravdivostní tabulka:

[[Soubor:Pravdivostní tabulka 2.PNG|thumb|left|Pravdivostní tabulka pro půl-sčítačku]]

Si = součet
pi = přenos

[[Soubor:Značka a realizace.PNG|thumb|left|Realizace půl-sčítačky]]

3. ÚPLNÁ SČÍTAČKA:

•realizuje aritmetický součet v jednom řádu, přenos do řádu vyššího a přitom respektuje přenos z řádu nižšího

Pravdivostní tabulka:

[[Soubor:Pravdivostní tabulka 3.PNG|thumb|left|Pravdivostní tabulka pro úplnou sčítačku]]

Značka:

[[Soubor:Značka úplné sčítačky.PNG|thumb|left|Značka úplné sčítačky]]

Realizace úplné sčítačky:

[[Soubor:Realizace pomocí půl-sčítačky.PNG|thumb|left|Realizace pomocí půl-sčítačky]]

Postup:

[[Soubor:Postup úplné sčítačky.PNG|thumb|left|Postup řešení]]

==Další informace ke sčítačkám==

Problematika sčítaček je velmi podobná problematice komparátorů. Pro popis sčítačky v jazyku HDL stačí opět jeden příkaz, její rozvinutí do tvaru SOP nebo POS je však ještě náročnější na počty termů než komparátor. Jen přenos z nejvyššího bitu vyžaduje 2n - 1 termů pro n-bitovou sčítačku.

[[Soubor:Aritmetický obvod 1.PNG|thumb|left|Obr. 3.4 Jednobitová sčítačka (a) a její blokový symbol (b). FA - full adder]]

Tam, kde není kritická rychlost sčítačky, je možno použít iterativního přístupu podle Obr. 3.5. Odpovídající zapojení jednobitové sčítačky (bloku s označením FA) je nakresleno na Obr. 3.4.

[[Soubor:Aritmetický obvod 2.PNG|thumb|left|Obr. 3.5 Iterativní zapojení n-bitové sčítačky]]

Podobně jako u komparátoru, je i u iterativního zapojení sčítačky spotřeba strukturních prvků lineárně závislá na počtu bitů sčítačky, tomuto počtu je však úměrné i zpoždění. Proto byla vyvinuta řada přístupů ke kompromisnímu řešení. Jedním z nich je vytvoření přenosového signálu pro každý bit třístupňovým zapojením - tzv. zrychlený přenos (carry lookahead) metodou P-G (Propagate - Generate) - viz například [4] nebo [5]. Pro vytvoření přenosového signálu jsou v obvodech PLD a zejména FPGA často obsaženy speciální struktury, které jsou mnohem rychlejší, než kdyby byly vytvořeny z univerzálních obvodových prvků (např. z makrobuněk obvodů CPLD). Jinou možností je použití registrové techniky zvané pipelining, která bude vysvětlena později.

Operaci odčítání je možno realizovat sčítačkou využitím kódu dvojkového doplňku - opět viz například [4]. Problematika obvodového řešení odčítaček je proto velmi podobná problematice sčítaček.

Kombinační násobičky patří mezi poměrně složité subsystémy a jejich obvodové řešení přesahuje rámec tohoto kurzu. Základní informace lze najít např. ve [4]. Současné návrhové systémy jsou již většinou schopny vytvořit optimalizované zapojení automaticky na základě symbolického zápisu v jazyku HDL s použitím příslušného aritmetického operátoru. Například násobička dvou čtyřbitových vstupních operandů v obvodu XC 9572XL (syntéza v systému ISE) spotřebuje necelou polovinu jeho strukturních prvků. Do menšího obvodu XC 9536XL se však nevejde, pravděpodobně pro problémy s propojením funkčních bloků. V obvodech FPGA se násobičky implementují poměrně často, zejména u konstrukcí pro číslicové zpracování analogových signálů (signálových procesorů). Z toho důvodu se také často v těchto obvodech setkáme s násobičkami pevně zapojenými (tzv. hardwarovými násobičkami, na rozdíl od násobiček vytvořených z univerzální programovatelné struktury). Hardwarové násobičky mohou být lépe optimalizovány než násobičky vytvořené z programovatelné struktury, mají tedy menší zpoždění a odběr (podobně jak je tomu u speciálních struktur pro generování přenosového signálu u sčítaček), pokud se však v konstrukci příslušná operace nevyskytuje, je jejich použitelnost pro jiné účely omezená.

Kombinační děličky se používají méně často než násobičky, a současné programovatelné obvody obvykle pro ně neobsahují zvláštní podpůrné struktury. Výjimkou je dělení celistvou mocninou dvojky, které je ekvivalentní posuvu dělence. Algoritmy pro dělení jsou zpracovány v tzv. jádrech IP (Intellectual Property), která obsahují aritmetické operace včetně dělení, zpravidla jsou však určena pro programovatelné obvody určitého výrobce (nejsou nezávislá na cílovém obvodu) a nebývají dostupná bezplatně

==Zdroje informací==
http://www.urel.feec.vutbr.cz/~kolouch/pld/1_prednasky/kapitola03_03.html
school.webz.cz/4/DATs/7.doc
www.comtel.cz/files/download.php?id=4181

Filip Svoboda B1. I- 9. 4. 2010, 23:20

Aritmetické obvody

2010-04-09T21:22:32Z

2010-04-07T20:30:25Z

Fsvoboda: