این درس شامل بخش اول درس اصول سیستم های کامپیوتری است که در واقع به صورت اجمالی به آموزش مدارهای منطقی می‌پردازد.
برای دریافت اسلایدهای درس کلیک نمایید

از جمله آموزش‌های پایه‌ای و بسیار مهم علوم کامپوتر آموزش مدار منطقی است. این مبحث در علوم کامپوتر بسیار مهم و البته کمی پیچیده هست. البته این پیچیدگی درس کمی به نحوه‌ی آموزش مطلب هم مربوط می‌شود و ما می‌توانیم آن را به زبان ساده به شما آموزش دهیم. 

این آموزش ما در واقع خلاصه شده‌ی هفت جلسه‌ی پی در پی از یکی از کلاس‌های معروف علوم کامپوتر است. پس اگر به آموزش مدار منطقی به زبان ساده علاقه مند هستید ما را تا انتها دنبال کنید.

جلسه‌ی اول و دوم (جبر بول)

در جلسه‌ی اول و دوم آموزش مدار منطقی درباره‌ی مفهوم جبر بول حرف زده شده است. در این دو جلسه مخاطب باید شش مطلب کلی که در ادامه درباره‌ی آن‌ها حرف می‌زنیم یاد بگیرد.

مفهوم جبر بول

برای آموزش مدار منطقی، هر مقدار جبر بول را فقط به دو طریق نشان می‌دهند. این دو مقدار با اسم‌های درست و غلط نمایش داده می‌شوند که بر طبق قرارداد، درست‌ها با یک و غلط‌ها با صفر نمایان می‌شوند. 

جبر بول را با سه عملیات اصلی زیر تقسیم‌بندی می‌کنند. این سه عملیات اصلی را  با سه عبارت AND, OR, NOT نمایش می‌دهند.

توابع بول

در قسمت آموزش مدار منطقی به صورت توابع بول، متغیرها با پرانتز و عملگرهای منطقی نمایان می‌شوند.

دوگان یک تابع

اگر تمام یک‌ها به صفر و صفرها به یک تبدیل شوند دوگان یک تابع به دست می‌آید. البته در این تابع orها به and و and ها به or  نیز باید تبدیل شوند.

ساده‌سازی عبارت بول

اگر خواستید آموزش مدار منطقی را ساده‌تر یاد بگیرید، قسمت ساده‌سازی عبارت بول را فراموش نکنید. در ساده‌سازی عبارت بول، جدول کارنو را به کار می‌برند که در آن هر ترکیب متغیر یک مینترم است. 

حالات بدون تفاوت

در این حالت از مدار منطقی، چه صفر بیاید و چه ۱، در نتیجه‌ی کلی تغییری حاصل نخواهد شد. 

جلسه‌ی سوم(مدارات ترکیبی)

قسمت بعدی اصول سیستم‌های کامپیوتری درباره‌ی مدار ها ترکیبی است. این مبحث در شش دسته تقسیم بندی شده است. این شش دسته عبارت اند از: تعریف مدار ترکیبی، تیم جمع کننده، تمام جمع کننده، کدگشا، کد گذار و مالتی پلکسر. 

• تعریف مدار ترکیبی: یک مدار ترکیبی مداری است که با تعدادی دروازه منطقی برای ورود و خروج ترتیب بندی شده است.
• تیم جمع کننده: مدار ترکیبی که جمع دو بیت را ارائه می‌دهد.
• تمام جمع کننده: مداری جمع کننده که کار دو بیت و همچنین بیت نقلی را انجام می‌ دهد.
• کد گشا: این مدار با توجه به ورودی ها فقط یک خروجی فعال است.
• کد گذار: کاملا برعکس کد گشا هست.
• مالتی پلکسر: مالتی پلکسر یک مدار ترکیبی است.

جلسه چهارم( طراحی مدارات ترکیبی)

چهار عنوان مهم در جلسه‌ی چهار آموزش داده می‌شود. این چهار عنوان عبارت‌اند از: پیاده ‌سازی یک تابع جبر بول با دروازه‌های منطقی، متمم یک تابع، پیاده ‌سازی تابع با NAND، پیاده ‌سازی یک مدار با NOR.

جلسه پنجم (مدارات ترتیبی)

این فصل با چهار عنوان نمایان می‌شود. معرفی مدارات ترتیبی، لچ، فلیپ فلاپ، انواع مختلف فلیپ فلاپ.

• مدارات ترتیبی: هر لحظه فقط به ورودی همان ثانیه مربوط می‌شود. اما در نوع ترتیبی به قبلی‌ها نیز مربوط می‌شود.
• مدار لچ، هر زمان ورودی تغییر کند خروجی نیز تغییر می‌پذیرد.
• فلیپ فلاپ: مانند لچ است و تفاوت آن‌ها در سیگنال‌های ساعات مشخص آن‌ها است.
• انواع فلیپ فلاپ: فلیپ فلاپ D و فلیپ فلاپ JK  و فلیپ فلاپ T

جلسه ششم (ادامه‌ی مدارات ترتیبی)

این جلسه ۶ مبحث مهم دارد که در ادامه تک به تک آن‌ها را به طور خلاصه بررسی می‌کنیم.

• مدار‌های ترتیبی: مدارات ترتیبی به این شکل مهیا شده‌اند که در هر ثانیه به غیر از ورودی همان به ورودی ما قبل نیز بستگی دارد.
• جدول و نمودار حالت: جدولی که می‌شود با آن رفتار یک مدار ترتیبی را بررسی کرد.
• طراحی یک مدار ترتیبی: به طراحی یک مدار ترتیبی هم‌ زمان سنکرون گفته می‌شود.
• ثبات: دسته‌ای از فلیپ فلاپ‌ها که هر کدام یک بیت ذخیره می‌کنند.
• ثبات انتقالی: ثباتی که قابلیت منتقل شدن به چپ و راست را داشته باشد و در ضمن بتواند بار شود.
• شمارنده: شمارنده ها به دو نوع هم‌ زمان و غیر همزمان تقسیم بندی می‌شوند.

جلسه هفتم (نمایش داده‌ها)

این جلسه آموزش مدار منطقی به پنج قسمت مهم که در ادامه به طور مختصر با آن‌ها آشنا می‌شویم، تقسیم می‌شود.

• نمایش داده در کامپیوتر: کوچکترین واحد اطلاعات بیت است.
• نمایش اعداد اعشاری: در این روش از دو صورت ممیز ثابت و شناور استفاده می‌کنند.
• نمایش اعداد علامت دار: این نوع نمایش سه حالت مختلف دارد.
• کد گری: در این روش فقط در یک بیت دو عدد متوالی اختلاف دارند.
• کد تصحیح خطا: اگر انتقال و یا ذخیره سازی رخ دهد ممکن است در این هنگام مشکلی پیش بیاید که یک یک‌ سری اطلاعات به اطلاعات قبلی مضاف شود.