 |
Логические элементы и схемы
|
|
|
|
Второе поколение – транзисторы. (1955-1965
Транзистор был изобретен сотрудниками лаборатории Bell Laboratories Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли фПервый компьютер на транзисторах содержал слова из 16 битов и назывался ТХ-0
В Советском Союзе был разработан целый ряд ЭВМ на полупровод-никовых большие ЭВМ БЭСМ-4, М-220 и лучшая из машин второго поколения БЭСМ-6 со скоростью работы до 1 млн. операций в секунду).
• 3. Третье поколение – интегральные схемы (1965-1975)
Изобретение кремниевой интегральной схемы в 1958 году (изобретатель – Роберт Нойс) дало возможность помещать десятки транзисторов на одну небольшую микросхему. Компьютеры на интегральных схемах были меньшего размера, работали быстрее и стоили дешевле, чем их предшественники на транзисторах.
• 4. Четвертое поколение - сверхбольшие интегральные схемы (1975-1982)
Появление сверхбольших интегральных схем (СБИС) в 80-х годах позволило помещать на одну плату сначала десятки тысяч, затем сотни тысяч и, наконец, миллионы транзисторов.
Первая версия IBM РС была оснащена операционной системой MS-DOS, которую выпускала тогда еще крошечная корпорация Microsoft.
• 5. Пятое поколение – ЭВМ будущего (1982-,,,,,)
ЭВМ пятого поколения — это ЭВМ будущего. Программа разработки, так называемого, пятого поколения ЭВМ была принята в Японии в 1982 г.
- Шестое и последующие поколения;
оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейтронной структурой – с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейтронных биологических систем.
Основные характеристики и области применения ЭВМ различных классов.
Вычислительная техника - совокупность технических и математических средств, методов и приёмов, используемых для механизации и автоматизации процессов вычислений и обработки информации.
|
|
|
Электронная вычислительная машина, ЭВМ — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач
Компьютер (англ. computer) — устройство или система, способное выполнять заданную, чётко определённую последовательность операций.
Принцип программного управления ЭВМ
Используемый в современных компьютерах принцип программного управления был предложен в 1945 году Дж. фон Нейманом. Этот принцип включает следующие положения.
1. Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы информации, называемые словами.
2. Слова информации размещаются в ячейках памяти машины и идентифицируются номерами ячеек, называемыми адресами слов.
3. Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, называется командами. Алгоритм, представленный в терминах машинных команд, называется программой.
4. Выполнение вычислений, предписанных алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом алгоритмом.
5. В ЭВМ циркулирует информация 2 видов: управляющая (команды) и числовая (исходные и промежуточные данные, операнды)
Основные технические характеристики ВТ
Структуру ЭВМ определяет следующая группа характеристик:
· технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ (быстродействие и производительность, показатели надежности, достоверности, точности, емкость оперативной и внешней памяти, габаритные размеры, стоимость технических и программных средств, особенности эксплуатации т.д.);
К основным характеристикам ЭВМ относятся:
- Быстродействие - это число команд, выполняемых ЭВМ за одну секунду.
- Производительность - это объем работ, осуществляемых ЭВМ в единицу времени.
- Емкость запоминающих устройств.
- Надежность - это способность ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени.
- Точность это возможность различать почти равные значения
- И др.
Классификация ЭВМ
|
|
|
- По принципу действия:
Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) – вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.
Аналоговые вычислительные машины (АВМ) – вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения
Гибридные вычислительные машины (ГВМ) – вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ..
По назначению:
- Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач
- Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных;
- Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций.
3 Принцип программного управления и классификация ЭВМ
Принцип программного управления (ППУ) впервые был сформулирован Венгерским математиком и физиком Джоном фон Нейманом, при участии Гольцтайна и Берца в 1946 году и стал стандартом для построения
Классификация ЭВМ по этапам создания
§ Первое поколение,
§ Второе поколение,
§ Третье поколение,
§ Четвертое поколение
§ Пятое поколение
§ Шестое и последующие поколения
Классификация ЭВМ по назначению
Универсальные ЭВМ
Проблемно-ориентированные ЭВМ
Специализированные ЭВМ
Порядок функционирования ЭВМ.
Работа ЭВМ при выполнении вычислений протекает так. Тот или иной шаг вычислительного процесса начинается с того, что из процессора в ПЗУ передается адрес очередной команды. Команда, извлеченная из указанной этим адресом ячейки, передается в УУ. Здесь выполняется расшифровка ее КОП, определение адресов операндов, выбор их из ОП в АЛУ, выполнение над ними в АЛУ заданной операции. Обязательно в ходе исполнения данной команды в УУ определяется и адрес следующей. Этот адрес передается в ПЗУ, и описанный процесс повторяется.
|
|
|
Логические элементы и схемы
Логический элемент компьютера — это часть электронной логичеcкой схемы, которая реализует элементарную логическую функцию
Логический элемент — часть электронной логической схемы, которая выполняет логические операции конъюнкции, дизъюнкт и инверсии.
Рассмоимрим логические элементы:
· Инвертор — логическая схема, реализующая операцию отрицания (инверсию). Эта схема имеет только один вход и один выход.
· Дизъюнктор — логическая схема, реализующая операцию дизъюнкции (логического сложения). Даная схема имеет один выход и два или более входов.
· Конъюнктор — логическая схема, реализующая логическую операцию конъюнкции (логического умножения). Даная схема имеет один выход и два или более входов.
· Сумматор — это электронный логический элемент, выполняющий суммирование двоичных чисел. Он является центральным узлом арифметико-логического устройства процессора.
Условное обозначение простейшего одноразрядного сумматора (полусумматора) следующее:
· Триггер — электронный логический элемент, являющаяся памятью компьютера для хранения одного бита информации. Он может находиться в одном из двух устойчивых состояний и спо- собен почти мгновенно переходить из одного электрического состояния в другое и наоборот.
· Число триггеров в регистре называется разрядностью компьютера, которая может быть равна 8, 16, 32 и 64.
6 Алгебра логики построена на следующих законах и тождествах.
Законы алгебры логики:
Под комбинационной схемой (КС) понимают схему, комбинация сигналов на выходе которой в любоймомент времени однозначно определяется комбинацией сигналов на её входе.
|
|
|
Цифрово́й автома́т - это логическое устройство, способное находиться в одном из нескольких устойчивых состояний, осуществлять обработку, хранение и получение дискретной информации согласно некоторому алгоритму.
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) производит обратную операцию.
ЦАП применяется всегда, когда надо преобразовать сигнал из цифрового представления в аналоговое, например, в проигрывателяхкомпакт-дисков (Audio CD).
Аналого-цифровой преобразователь [1][2][3] (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входнойаналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал).
Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, DAC).
Микропроцессор — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех остальных блоков и выполнения арифметических и логических операций над информацией.
Микропроцессор выполняет следующие основные функции:
· чтение и дешифрацию команд из основной памяти;
· чтение данных из основной памяти и регистров адаптеров внешних устройств;
· прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание внешних устройств;
· обработку данных и их запись в основную память и регистры адаптеров внешних устройств;
· выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков компьютера.
Важнейшими характеристиками микропроцессора являются:
· тактовая частота - Характеризует быстродействие компьютера.. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций выполняет микропроцессор за одну секунду. Тактовая частота измеряется в МГц;
· разрядность процессора — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция. Чем больше разрядность процессора, тем больше информации он может обрабатывать в единицу времени и тем больше, при прочих равных условиях, производительность компьютера;
Микроархитектура микропроцессора - это аппаратная организация и логическая структура микропроцессора, регистры, управляющие схемы, арифметико-логические устройства, запоминающие устройства и связывающие их информационные магистрали.
|
|
|
Макроархитектура - это система команд, типы обрабатываемых данных, режимы адресации и принципы работы микропроцессора.
|
|
|
