16 15

t (s)

tª(ºC

Sarrera Teknologia batzuen garapenak, elektronika eta informatikarenarekin lotuta daude. Ordenagailuek kontrol gailu gisa funtzionatzeko aukera eman du, kanpoko sentsoreek bidalitako informazioaren arabera lan ezberdinak egiteko gai dira.

Ordenagailuak, makina automatikoen garuntzat har daitezke. Inguruko informazioa jasotzeko gai diren sentsoreak eta software egokia ematen badiegu, informazioa prozesatu, eta emaitzen arabera, zein aktuagailuk funtzionatuko duen erabakitzeko gai da.

Ordenagailuak, kanpoaldearekin eta bere periferikoekin komunikatzeko ataka batzuk erabiltzen ditu, esate baterako, ataka paraleloa.

Ataka paraleloan seinale bihurgailu analogiko/digitala (A/D) erabiltzea eskatzen du, sentsore edo aktuadoreetara bidaltzen dituen seinaleak behar denean bihurtzeko modukoa.

Seinale motak Orokorrean, seinalea magnitude, objektu edo egoera jakin baten edozein aldaketa dela esan dezakegu, neurgarria eta, aldaketa horren ondorioz, eragin bat edo beste sortzeko gai dena. Hau da, erreakzio bat edo gehiago sortzeko erabiliko den informazioa bidaltzea ahalbidetzen du.

Funtsean, bi seinale mota daudela esan dezakegu: seinale analogikoak eta seinale digitalak.

Seinale analogikoak Edozein bi balioren artean infinitu balio har ditzaketenak dira, hau da, aldaketa jarraituak izaten dituzte.

Horrela, esate baterako, 15 °C eta 16 °C artean tarteko balio anitz lor daitezke (15,01; 15,2; 15,35...).

Magnitude analogiko asko daude; hezetasuna, argiaren intentsitatea, korronte elektrikoaren intentsitatea, etab.

.

Seinale digitalak

Balio diskretuak baino ezin dira hartu, hau da, balio edo egoera zehatzak lortzen dira.

Horrela, irudikatutako zirkuituan, esate baterako, txirrinak sakagailua aktibatuz gero tentsioa jasoko du, eta aktibatzen ez bada, ez du jasoko.

Seinalerik badago = 1 Seinalerik ez badago = 0

Sartzeko seinaleari dagokionez P sakagailuak ematen dituen egoera posibleak honakoak dira:

• P aktibatu gabe - txirrinean ez dago tentsiorik - balioa 0

• P aktibatua - txirrinean tentsioa dago - balioa 1. Bi balio horiek, zero eta bat, zirkuitu elektroniko-digitalak diseinatzeko oinarria dira. Balio horietako bakoitzak bit izena du, hau da, binary digit edo digitu bitar.

Seinale analogikoa. Tenperaturaren denboraren araberako aldaketaren irudikapena.

T (txirrina)

1 egoera = P aktibatuta

P (sakagailua)

0 egoera = P desaktibatuta

AUTOMATISMO LOGIKOAK

Sarrerako seinale bat, P, eta irteerako seinale bat, T denboraren arabera, batera nola aldatzen diren irudikatzen duen kronograma.

Nola irudika daitezke seinale digitalak? Seinale digitalak irudikatzeko metodo erabilienak honakoak dira: kronogramak eta egia taulak; azken hori da gehien erabiliko duguna.

Kronogramaren bidezko irudikapena

Itzul gaitezen txirrinaren adibidera. Sistema hori ariketako sarrerako seinaleak P eta irteerako seinaleak, T, denboraren arabera nola aldatzen diren interpretatzean izan ditzaketen egoerak grafikoki adieraztean datza.

Egi taularen bidezko irudikapena

Sarrerako seinaleetan izan daitezkeen egoera posibleak eta bertatik irteerako seinaleetan lortzen direnak irudikatzeko erabiltzen den beste modu bat egia taulak dira.

Egi tauletan ez da denbora kontuan hartzen, eta hori da kronogramekiko ezberdintasunik handiena.

Egia taula. P sarrerako seinalearen arabara T irteerako seinaleak izan ditzakeen egoera posibleak

Ikus dezagun orain, zenbait sakagailuk (P) eta txirrin (T) batek osatutako zirkuitu konplexuago baten bidez, sarrerako seinaleek izan ditzaketen egoerak egi taula batean adiera:modua, eta seinale horietatik abiatuz hainbat balio hartzen duela.

Informazioa seinale elektrikoen bidez transmititzen da. Ordenagailuak barrutik informazioa zeroen eta baten bidez prozesatzen dituzten makinak dira, bi balio horiek baino erabiltzen ez ditu (hizkuntz bitarra). Balio horietako bakoitzak bit izena hartzen du. Horrela, bit batek bat balioa (balio altua) hartzen duenean pultsu elektriko bati lotu diezaiokegu (normalean bost volt baino gehiago), eta zero balioa (balio baxua) bi biten arteko pultsu elektrikorik gabeko (zero volt) tarteari.

Baina ordenagailu batek funtzio asko betetzen ditu, nola da posible?

Ordenagailuarekin lan egiten dugunean, zenbait karaktere sartzen ditugu teklatuaren bidez (letrak, zenbakiak, sinboloak, etab.). Ordenagailuak bit batek emandako zero eta bat itxurako pultsu elektrikoak baino ez ditu ezagutzen, orduan karaktereak irudikatzeko bit taldeak sortu beharko ditugula, euren artean bereizteko. Azter dezagun kontzeptu hori adibide baten bidez.

Lanpara batek bi egoera ditu: piztua (ON) eta itzalita (OF). Bi lanparekin lau egoera desberdin daude, hiru lanparekin zortzi egoera egingo ditugu, eta horrela jarraitu.

P T 0 0

1 1 Egia taula

P1 P2 P3 T

0 1 0 0 1 1 0 1

0 0 1 0 1 0 1 1

0 0 0 1 0 1 1 1

0 0 0 0 1 1 0 1 Hiru sakagailuk osatutako zirkuitu mistoa

eta osagaien arteko konbinaketa posibleak irudikatzen dituen egi taula

Bit taldeen bidez adieraz ditzakegun egoera posibleen progresioari begiratzen badiogu, 2n legea betetzen dutela ikusiko dugu, non “n” taldean erabilitako bit kopurua den. Horrela, zortzi biten multzoak byte edo zortzikote izena du. Byte batekin, zeroak eta batak konbinatuz, berrehun eta berrogeita hamasei elementu edo egoera irudika daitezke (28 = 256). Horietatik karaktereak irudikatzeko aukera ematen duten kodeak sortzen dira; ASCII kodea ezagun eta erabilienetako bat da.

Sarrerako eta irteerako periferiko guztiak kodifikatutako pultsu elektrikoen katearen bidez komunikatzen dira ordenagailuarekin, ordenagailuak ezagutu eta prozesatu egiten ditu. Horrela ordenagailuaren teklatuaren bidez OK adierazpena sartzen badugu, esate baterako, ASCII kodeak pultsu elektrikoen katea bidaliko du konektatzen dituen kablearen bidez. Era berean komando edo jarraibide konplexuago bat edo seinale bat periferiko baten bidez sartzen dugunean, jarraibidea karaktere talde (handiagoa edota txikiagoa) batek osatuko du, aldez aurretik definitutako lana edo jarraibidea egiteko modukoa. Ikusi dugun bezala, karaktere horiek zero eta baten taldeek osatzen dituzte.

Ordenagailuak informazioa prozesatzen dutela eta kanpoaldearekin kodifikatutako pultsu elektrikoen bidez komunikatzen direla ikusi dugu. Horregatik, orain, zenbaki sistema bitarra aztertuko dugu labur, gure roboten motorrak kontrolatzeko erabiliko baitugu aurrerago.

Zenbaki sistema bitarra Normalean, abantailak dituenez, hamar digituk osatutako zenbaki sistema hamartarra erabiltzen ohitu gara. Baina, ordenagailuek bi egoera (0 eta 1) logikoren bidez funtzionatzen dute (sistema bitarra), eta horien bidez edozein kantitate adierazteko gai dira.

Zifra bat sistema hamartarrean adierazten dugunean, hamar digitu erabili ahal ditugu (zerotik bederatzira). Sistema bitarrean, zeroak eta batak baino ezin ditugu erabili.

Izena Baliokidetasuna Kilobyte (Kb) Megabyte (Mb) Gigabyte (Gb) Terabyte (Tb)

1024 bytes 1024 kilobytes 1 024 megabytes 1024 gigabytes

ASCII Karakterra ASCII Karakterra ASCII Karakterra ASCII Karakterra

A 0100 0001

B 0100 0010

C 0100 0011

D 0100 0100

E 0100 0101

F 0100 0110

G 0100 0111

H 0100 1000

I 0100 1001

J 0100 1010

K 0100 1011

L 0100 1100

M 0100 1101

N 0100 1110

O 0100 1111

P 0101 0000

Q

R

S

T

U

V

W 0101 0111

X

Y

Z

0 0011 0000

1

2

3

4

5

6

7

8

9 0011 1001

+ 0010 1011

- 0010 1101

* 0010 1010

: 0011 1010

= 0011 1101

< 0011 1101

; 0011 1011

Sistema bitarrean adierazitako digitu

hamartarrak Hamartarra Bitarra

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001

Sistema bitarrean adierazitako digitu hamartarrak.

Booleren aljebra bi egoera posiblerekin lan egiten duten osagai guztiei aplikatu ahal zaie.

EDO funtzioaren sinboloa

Haizagailuaren ariketan EDO funtzioarekin sarrera eta irteera ,egoeren eskema eta egi taula.

29 2 09 14 2 1 0 7 2 1 3 2 1 1 2910 = 11101(2)

Ate logikoak. Boole-ren aljebrarako sarrera George Boole-k, sistema bitarrean oinarrituz, matematika teoria bat garatu zuen. Teoria horren postulatuak edozein elementu mekaniko, elektriko, elektroniko eta pneumatiko mota guztietan aplika daitezke, ordenagailuetan erabilitako osagai elektronikoetan bezala.

Osagai horiek ongi integratuz gero, edozein lan mota egiteko gai dira.

Sistema horren bidez, George Boolek zenbait funtzio logiko planteatu zituen. Funtzio horiek ongi aplikatuz gero, problemak ebatz daitezke, eta eragiketa horietako batzuek egiten duten operazio logikoaren izena duten osagai industrialak sortzea ere ekarri du.

Booleren aljebran funtsezko lau eragiketa logiko daude. Problemen enuntziatuak aztertuz, ate logikoen bidez, egin ahal izateko gakoak emango dira.

EDO funtzioa (OR edo batuketa funtzioa) Bi lekutatik haizagailu bat piztu behar dute bulego batean.Bata eta bestearen lan mahaietatik aktibatu nahi dute.

EDO juntagailuak problema ebazteko gakoa adierazten du. Orokorrean, EDO funtzioa gutxienez sarrerako seinale bat dagoenean (gure kasuan P1 edo P2) irteerako seinale bat sortzen duena da (gure kasuan haizagailu bat piztu).

Sarreren eta irteeren egoerak aztertzeko, konbinazioak azkar eta erraz interpretatzeko era ematen duen egi taula batean irudikatzea komeni da.

P1 eta P2 sakagailu bakoitzak izan ditzaketen zero eta bat egoeretatik datozen seinale digitalak dira; eta EDO funtzioa paralelo jarritako bi sakagailuk osatzen dutela esan daiteke Pn sarrerako seinale bakar bat izatearekin nahikoa da M irteerako seinale bat izan dadin da, nahikoa da P bat egoeran egotea.

P1 P2 M

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

Edozein zenbaki hamartar adierazi daiteke sistema bitarrean; horretarako, bigatik zatituko dugu behin eta berriro azken zatidura bi baino txikiagoa izan arte.

Adibidez 29 zenbakia sistema bitarrean adieraziko dugu. Begiratu egindako eragiketak.

Alderantziz ere egin daiteke, sistema bitarretik hamartarrera pasatzea. Bi oinarrian adierazitako zenbakia 11101, 10 oinarrian dagoen 29 dela baieztatuko dugu.

111012 = 1.24 + 1.23 + 1.22 + 0.21 + 1.20

111012 = 16 + 8 + 4 + 0 + 1 = 29 Zenbaki hamartar bat sistema bitarrean erazteko prozedura.

EDO atearen egia taula lortzeko zirkuitua

ETA atearen egia taula lortzeko zirkuitua Kutxa gotorraren ariketan ETA funtzioarekin sarrera eta irteera ,egoeren eskema eta egi taula.

NOR funtzioa. Sinboloa.

NOR atearen egia taula lortzeko zirkuitua

ETA funtzioaren sinboloa

ETA funtzioa (AND edo biderkadura funtzioa) Banku batean, kutxa gotorra irekitzeko sistema bi puntutan jarritako bi sakagailu batera sakatzean bakarrik ireki ahal izateko moduan diseinatu da. Sakagailuetako bat langile baten kutxaren kanpoaldetik eta bestea zuzendariak bere bulegotik sakatu behar dituzte.

Testua irakurtzen badugu, berriz hitz gakoa sortzen da. Kasu horretan ETA juntagailuak ematen digu problema ebazteko gakoa.

ETA funtzioa irteerako seinalea sortzeko sarrerako seinale guztiak (gure kasuan P1 eta P2) aktibatzea eskatzen duen funtzioa da.

Aurreko kasuan bezala, P1, eta P2 seinale biak sakagailu bakoitzaren egoera posibleak (zero eta bat izan daiteke, lehenago aipatu bezala) adierazten dituzten seinale digitalak dira.

Egi taula ikusiz, sarreren eta irteeren egoera posibleak egiaztatu ahal izango dituzu. ETA funtzioa seriean jarritako bi sakagailuk eratzen dutela esan daiteke. Horrela, M irteerako seinalea sortzeko sarrerako bi seinaleak aktibatzea, hau da, bat egoeran egotea. beharrezkoa da.

NO funtzioa Funtzio honek ematen du bere sarrerara ailegatzen den seinalearen kontrakoa. NOR funtzioa Lehenengo ariketako haizagailuak sakagailu bat edo biak sakatu gabe daudenean funtzionatzea nahi da.

Testua, eskema elektrikoa eta egi taula ikusten baditugu eta orokortzen badugu, honakoa baieztatuko dugu

NOR funtzioak irteerako seinalea sortzen du sarrerako seinaleren bat sakatzen ez den bitartean (gure kasuan Pl eta P2).

P1 P2 M 0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

E S

0 1

1 0

P1 P2 M 0 0 1 1

0 1 0 1

1 0 0 0

NOR funtzioarekin haizagailuaren sarreren eta irteeren eskema eta egi taula.

NAND funtzioa. Sinboloa

NAND atearen egia taula lortzeko zirkuitua

NAND funtzioarekin bankuko ariketako sarreren eta irteeren eskema eta taula

NAND funtzioa Bankuko kutxa gotorraren adibidean kutxa beti irekita egotea nahi da, sakagailuren bat aktibatu den edo ez kontuan izan gabe, eta biak batera sakatzen baditugu. kutxa ez dadin zabaldu.

Testua, eskema elektrikoa eta egi taula ikusten baditugu eta orokortzen badugu, honakoa baieztatuko dugu.

NAND funtzioak irteerako seinalea sortzen du sarrerako seinaleak aktibatzen ez diren bitartean (gure kasuan P1 eta P2).

Ariketak 1.- Komenta itzazu, labur, honako galderak: a) Zein seinale mota dago? b) Defini itzazu, labur, seinale digitalak eta analogikoak c) Zein balio izan ditzakete seinale digitalek? 2.- Pasa itzazu hamar oinarriko sisteman emandako ondoko zenbakiak sistema bitarrera. Baiezta ezazu sistema bitarretik hamartarrera berriz ere pasatzean zenbaki berdinak ateratzen direla. 8-12-19-32-64-112. 3.- Azal ezazu, adibide baten bidez, ordenagailu batek barrutik nola funtzionatzen duen. 4.- Egin unitatean aztertutako ate logikoen fitxa. Bakoitza definitzen duen sinboloa eta bakoitzaren ezaugarririk garrantzitsuenak nabarmenduz. 5.-Honako zirkuituen egi taula egin:

6.- Zuen ordenagailuak zein prozesadore mota duen eta haren ezaugarriei, lan egiteko moduari, abiadurari... buruzko txostena egin. Gero, mikroprozesadore berriagoen informazioa bilatu eta zuen ordenagailuko prozesadorearekin alderatu.

Ordenagailu baten barne funtzionamenduaren logikaren ulermena Ordenagailuak informazioa modu sekuentziatu, azkar eta eraginkorrean landu eta prozesatu dezaketen makina elektronikoak direla esan dezakegu.

Badakigun bezala, ordenagailuek bi osagai mota dituzte, eta biak beharrezkoak dira. Batetik hardwarea osatzen dutenak, hau da, elementu fisikoak, esate baterako, monitorea, teklatua, sagua eta inpresora. Eta bestetik softwarea osatzen dutenak, funtzioak modu logikoan antolatzen eta koordinatzen dituzten programak.

Ordenagailu baten arkitektura azter dezagun, lanak egiteko barrutik nola funtzionatzen duen ulertzeko.

Ordenagailuen barne arkitekturak, funtsean, hiru zati ditu: memoria nagusia, kontrol unitatea eta unitate aritmetiko-logikoa. Hiru elementu horiek Prozesatzeko Kontrol Unitatea edo PKU delakoa osatzen dute.

PKUaren eginkizuna ordenagailuak sarrerako gailuen bidez (teklatua, sagua, etab.) jasotzen dituen jarraibideak interpretatzea eta prozesatzea eta irteerako gailuen bidez (monitorea, inprimagailua, bozgorailua, etab.) emaitzak ematea da. Robotikari buruzko unitateetan ikusiko dugun bezala, badira sarrerako eta irteerako beste periferiko batzuk, ordenagailu batek prozesatutako informazioa, orain arte ikusitako moduarekin alderatuz, modu guztiz ezberdinean sartzeko eta biltzeko aukera ematen dutenak. Horien artean aipa daitezke sakagailuak, tenperatura edo argi sentsoreak, etab. (sarrerako dispositiboak), eta motor txikiak, erreleak, etab. (irteerako dispositiboak). Periferiko horiekin gure makinak edo robotak modu erraz eta eraginkorrean goberna ditzakegu.

Ordenagailuak egindako oinarrizko funtzio logikoak.

Baina, nola funtzionatzen du benetan PKU batek? Ikusi dugun bezala, ordenagailuen informazioa sarrerako unitateen bidez (teklatua, sagua, etab.) sartzen da, ordenagailuak identifikatzen eta prozesatzen dituen pultsu elektriko kodifikatuen (sekuentzia bitarra) sekuentziaren arabera.

Ordenagailuek informazioa biltzen dute memoria nagusian eta kalkuluak egiten dituzte unitate aritmetiko logikoan, kontrol unitateak lanak egiteko ordenak antolatzen eta ezartzen baititu. Elementu multzo horrek prozesatzeko unitate zentrala osatzen du.

Bestalde, ordenagailuek beste memoria bat dute, bigarren mailako memoria izenekoa. Bertan informazio kantitate handia biltzen dute eta beharrezkoa denean baino ez da kontsultatzen. Informazioa biltzeko hainbat sistema daude: disko gogorra (disko magnetikoa), disketeak edo disko malguak, CD-ROMak, zinta magnetikoak, etab.

Informazioa prozesatu eta itzuli ondoren, ordenagailuek, irteerako dispositiboen bidez (monitorea, inprimagailua, plotter-a, etab.), edo beste aktuadoreen bidez (robotikako aplikazioetan erabiltzen diren erreleak, motorrak, etab.), aurkezten dituzte.

Beraz, ordenagailuak informazioaren tratamenduari eta prozesamenduari loturiko lau funtzio logiko nagusi egiten ditu:

• Datu eta jarraibideak sartzea. • Informazioa prozesatzea. • Emaitzak ateratzea. • Informazioa biltzea.