Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ. Компьютер

Понятие и основные виды архитектуры эвм

Понимание основ построения компьютерных систем, реализующих программное управление и взаимодействие между основными функциональными блоками, относится к области компьютерной архитектуры.

Архитектура включает в себя :

То, что хранится в памяти компьютера

Способы доступа к внешним устройствам и памяти;

возможности изменения конфигурации компьютера

– систему команд;

форматы данных

Как построить сетевой интерфейс.

В 1946 году в работе Дж. Грегори была предложена традиционная архитектура компьютера, и он и другие основатели «принципов фон Неймана». Следующие:

двоичная система представления данных

Что является руководящим принципом хранимой программы?

принцип последовательного выполнения операций;

В основе этого принципа лежит идея случайного доступа к ячейкам оперативной памяти.

Системный блок — это основная часть компьютера. Он состоит из металлического корпуса, в котором размещены основные части компьютера. Кабели соединяют его с клавиатурой, мышью и монитором. Внутри системного блока находятся:

Микропроцессор, выполняющий все полученные команды и вычисления;

Оперативная память предназначена для временного хранения данных и программ.

Системная шина, которая облегчает обмен информацией между аппаратными средствами компьютера;

Материнская плата, на которой находится процессор и шина, управляющая устройствами;

Источник энергии, преобразующий сетевое питание в постоянный ток низкого напряжения;

вентиляторыдля охлаждения греющихся элементов;

Накопители на гибких дисках, жестких магнитных дисках и CD-ROM являются примерами устройств внешней памяти.

Материнская плата — это отдельный компонент, составляющий аппаратную часть системного блока. Она управляет внутренними коммуникациями и взаимодействует с другими внешними устройствами с помощью системы прерываний. Все наиболее важные микросхемы расположены на материнской плате.

Центральный процессор (ЦП) компьютера — это компонент, который обрабатывает данные и управляет периферийными устройствами. Микропроцессор в компьютерах четвертого поколения и старше представляет собой микропроцессор на базе VLSI, состоящий из миллионов компонентов.

Следующие узлы составляют центральный процессор:

Устройство управления (УУД);

арифметико-логическое устройство (АЛУ);

Запоминающее устройство (память) на основе кэша и регистров памяти процессора;

генератор тактовой частоты (ГТЧ).

Блок управления руководит выполнением программ и планирует, как все компоненты компьютера будут взаимодействовать друг с другом во время его работы.

Арифметико-логическое устройство применяет к данным арифметические и логические операции сложения, вычитания, деления и сравнения.

Встроенная память процессора служит в качестве запоминающего устройства. Регистры выступают для процессора в качестве быстрой промежуточной памяти для вычислений и хранения результатов. Кэш-память, в которую загружаются команды и данные из оперативной памяти, используется для ускорения работы с оперативной памятью.

Электрические импульсы, вырабатываемые генератором тактовых импульсов, синхронизируют работу всех частей компьютера. Часы являются источником движения центрального процессора.

Основные характеристики процессора:

Среднее количество операций процессора в секунду называется скоростью (вычислительной мощностью).

В МГц — частота тактового генератора. Количество циклов в секунду равно тактовой частоте. Период времени между началом текущего импульса HTF и началом следующего называется тактом. В зависимости от частоты микропроцессора могут быть получены следующие тактовые частоты: 40 МГц, 66 Мб, и в конечном итоге до 3 Гб. По названию микропроцессора можно приблизительно определить класс компьютера, так как оно же его и описывает. Обычно названия микросхем, из которых состоят все части, используются для обозначения микропроцессоров внутри них. Процессоры в моделях 8080 (1974), 80286, 40387DX и других моделях 4060-1975 годов имеют частоту до 1 ГГц или более мощные (до 2 Тб). Оба они основаны на чипе Intel CPU-Core II (2 ГГц), который был заменен на Pentium Pro (3 ГГц; 2000 In микропроцессоров). Intel и AMD — две компании, занимающие лидирующие позиции на рынке массовых компьютеров. Их именная база создала фундаментальное название, которое передается от модели к модели. Оно состоит из моделей Pentium и Celeron с меньшим объемом кэш-памяти для Intel и моделей Athlon и Duron с меньшим объемом чипа для AMD.

Максимальное количество бит данных, которые могут быть обработаны и переданы за один цикл, называется битовой глубиной процессора. Количество регистров, в которых хранятся обрабатываемые данные, определяет битовую глубину процессора. Процессору требуется 16 бит памяти, если размер регистра составляет 2 байта.

Пользователей в основном волнует способность процессора быстро выполнять команды. Набор операций, которые способен выполнять конкретный процессор, известен как его система команд. Одни и те же операции выполняются различными моделями микропроцессоров за разное количество тактовых циклов. Количество тактов, необходимых для выполнения одних и тех же операций, уменьшается с увеличением модели микропроцессора.

Математический сопроцессор добавляется к основному микропроцессору для выполнения математических операций. Процессор и сопроцессор находятся на одном кристалле, начиная с 80486DX.

Программы, входные и выходные данные хранятся в памяти компьютера, которая состоит из различных аппаратных средств. Классификация памяти по типам представлена на рисунке:

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Внутренняя память, используемая микропроцессором для обработки и хранения небольших объемов данных.

Независимо от того, включен компьютер или выключен, внешняя память предназначена для хранения больших объемов данных.

Энергозависимая память — это память, которая удаляется при выключении компьютера.

Энергонезависимая память не удаляется при выключении компьютера.

Постоянная память (ПЗУ) — это термин, используемый для описания энергонезависимой внутренней памяти. Содержимое ПЗУ предопределено на заводе и впоследствии не изменяется. Эта память состоит из микросхем небольшого размера. ПЗУ содержит программы, которые предлагают минимально необходимый набор средств управления аппаратным обеспечением компьютера. При включении компьютера управление передается программе из ПЗУ, которая запускает программу загрузки операционной системы и выполняет тестирование компонентов.

Оперативная память, видеопамять и кэш-память — вот некоторые из внутренних компонентов, требующих питания. Информация, программа, которая ее обрабатывает, и результат операции хранятся в двоичном коде в оперативной памяти. Оперативная память предлагает методы хранения, чтения и записи данных. Английское название RAM — Random Access Memory — отражает это. Быстрый доступ к этим данным возможен благодаря оперативной памяти. Эта память находится внутри корпуса компьютера и состоит из сложных электронных схем. Видеопамять — это область оперативной памяти, предназначенная для хранения изображений для вывода на монитор. С увеличением объема видеопамяти на экран могут выводиться более сложные и качественные изображения. Для ускорения работы компьютера и передачи данных между процессорами используется высокоскоростная кэш-память. Промежуточное запоминающее устройство буферного типа представляет собой кэш-память. Размещение компонентов кэш-памяти на материнской плате и внутри процессора может быть различным.

Во внешней памяти возможен как произвольный, так и последовательный доступ. Любой блок данных может быть извлечен из устройств памяти с произвольным доступом примерно за одинаковое время.

Наиболее распространенными видами систем памяти с произвольным доступом являются:

1. Несъемные магнитные пластины составляют накопители на жестких магнитных дисках (HDD). Емкость жестких дисков составляет от десятков мегабайт до нескольких сотен гигабайт. Это основная форма внешней памяти в компьютерах. Первые жесткие диски состояли из двух или трех отдельных карт и имели маркировку 30/30, что соответствует маркировке охотничьего ружья Winchester.

2. Дискеты — это небольшие съемные носители информации в пластиковой оболочке, которые можно записывать и считывать с помощью дисководов для дискет. На 5,25-дюймовой дискете может храниться до 1,2 МБ данных, а на 3,5-миллиметровой — 1 МБ. 5,25-дюймовые дискеты больше не используются и считаются устаревшими.

Компьютерное оборудование для чтения компакт-дисков называется оптическим диском (CD-ROM). Аудиокомпакты привели к широкому распространению дисков CD-ROM. Это пластиковые диски, поверхность которых посыпана отражающим материалом, а для записи данных на них используется лазерный луч. Лучшими съемными носителями являются лазерные диски. Их емкость составляет 700 МБ. Формат DVD-Rom набирает популярность, поскольку он позволяет на носителях того же размера хранить 4 Гб данных. Кроме того, теперь широкой публике доступны устройства для записи компакт-дисков. Они имеют названия CD-RW и DVD-RW.

Доступ к данным может осуществляться последовательно с помощью устройств памяти с последовательным доступом, т.е. вы должны прочитать все предыдущие блоки текста, чтобы добраться до того, который вы хотите прочитать. Что делает устройства последовательного доступа уникальными?

1. Для считывания данных с ленты используется оборудование, называемое накопителями на магнитной ленте (ПМЛ). Они обычно медленные и не очень большие. Стримеры, которые представляют собой современные магнитные магнитофоны, могут передавать данные с большей скоростью — от 4 до 5 Мбайт в секунду. Долгосрочные архивы данных создаются с помощью магнитных лент.

2. Перфокарты — это карточки из плотной бумаги, а перфоленты — это катушки бумажной ленты с пробитыми в них отверстиями для кодирования данных. Для считывания данных используются устройства последовательного доступа. Эти устройства уже не используются и являются устаревшими.

Каждый тип памяти имеет свои преимущества и недостатки. Например, внутренняя память работает хорошо, но имеет небольшую емкость. Внешняя память имеет неограниченную емкость, но высокую производительность. Размер памяти, скорость доступа и цена компьютера — все это должно быть сбалансировано пользователями и производителями компьютеров. В любом случае, объем оперативной памяти в компьютере является ключевым фактором, влияющим на его производительность.

Давайте вкратце рассмотрим операционную систему оперативной памяти. Один двоичный разряд информации может храниться в наименьшем компоненте памяти, известном как бит. Когда биты памяти объединяются, они образуют бит, который является информационной единицей. Каждая ячейка памяти имеет уникальный номер. Адрес ячейки — это ее номер. Вы можете выполнить следующие две операции, если знаете адрес ячейки:

2) получить данные из ячейки по определенному адресу;

1) Ввод данных в байт по определенному адресу.

При записи или чтении для выполнения одной из этих операций необходимо передать байт данных в память и адрес ячейки из процессора. на соединенных проводниках шины.

Шина данных несет информацию, которую необходимо передать, а шина адреса — адрес ячейки памяти. Эти процессы обычно происходят одновременно.

Три дополнительных сигнала и три дополнительных провода требуются оперативной памяти. Запрос на чтение — это начальный сигнал, инициирующий чтение. Получение первого сигнала, называемого запросом на запись, означает указание памяти записать байт. Запрещается посылать два сигнала одновременно. Третий сигнал, известный как сигнал готовности, позволяет процессору сообщить памяти, что он закончил обработку запроса и готов принять его снова.

Периферийные устройства используются компьютером для связи с внешним миром. Человек может взаимодействовать с компьютером и всеми подключенными к нему устройствами только через периферийные устройства. Любое устройство, подключенное к периферийному, может ожидать нового задания, выполнять работу, быть занятым или делать паузу. Скорость периферийных устройств влияет на эффективность обработки информации не меньше, чем скорость центрального процессора. Скорость центрального процессора никак не влияет на скорость работы периферийных устройств. На рисунке показаны наиболее типичные периферийные устройства, зависящие от скорости работы:

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Входы и выходы разделяются на периферийные устройства. Информация преобразуется устройством ввода в формат, который может понять машина. Выходное устройство преобразует данные машинного представления в образы, которые могут быть понятны человеку.

Приведены классификация устройств ввода:

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Клавиатура, которая используется для ручного нажатия, является самым популярным типом устройства ввода. Разъем на задней панели компьютера соединяет контроллер клавиатуры с материнской платой. Контроллер клавиатуры изменяет код битовой последовательности на соответствующий при нажатии клавиши пользователем. Эхо — это когда символы с клавиатуры появляются на экране компьютера. Буквенно-цифровые клавиши для ввода текста и специальные клавиши управления выделяются среди 101-104 клавиш, составляющих типичную современную клавиатуру. Сегодня существуют беспроводные клавиатуры, которые связываются с компьютером с помощью инфракрасного луча.

Сила нажатия, мягкость клавиш и расстояние между клавишами — три наиболее важные характеристики клавиатуры. Количество нажатий, которое может выдержать клавиатура, определяет, как долго она прослужит. Каждая клавиша на клавиатуре выдерживает от 30 до 50 миллионов нажатий.

Манипуляторы — это инструменты, которые преобразуют движения рук пользователя в информацию для управления компьютером. Существуют различные виды манипуляторов, включая мыши, трекболы и джойстики.

Мышь используется для выбора и перемещения графических объектов на экране компьютера. Мышь используется для перемещения указателя по экрану. При управлении курсором и вводе команд мышь ускоряет работу человека с клавиатурой. При работе с издательскими платформами, играми и графическими редакторами мышь показывает отличные результаты. Мышь — это еще один инструмент, используемый современными операционными системами для управления командами.

Клавиши могут быть у одной, двух или трех мышей. Между двумя крайними клавишами современных мышей часто присутствует скролл. Это устройство выглядит как колесико и имеет дополнительные функции, такие как прокрутка документов вверх и вниз.

Мышь изготовлена из пластикового корпуса с расположенными внизу кнопками-микропереключателями. Металлический шарик, расположенный внутри корпуса, соприкасается с поверхностью стола или специального коврика для мыши через его дно. При движении манипулятора шарик вращается, передавая движение на подключенные к нему датчики продольного и поперечного перемещения. Движения шарика преобразуются датчиками в соответствующие импульсы, которые затем передаются на управляющий контроллер. Операционная система перемещает графический указатель по экрану, используя сигналы, обработанные контроллером. Сигналы передаются так же, как и инфракрасные лучи. Оптические мыши имеют датчики движения, а приемники, улавливающие лазерные лучи с поверхности стола, служат им сигнальным механизмом.

Функции трекбола аналогичны функциям мыши, но указатель перемещается вручную, а шарик меньше. Поскольку трекбол не нужно перемещать по поверхности стола, он практичен. В почтовых ноутбуках есть встроенный трекбол, который занимает меньше места на столе, чем мышь.

Джойстик представляет собой рукоятку, которую можно двигать и наклонять в обоих направлениях. На основании и на рукоятке расположены кнопки. Встроенные в джойстик датчики преобразуют угол захвата в сигналы операционной системы. Эти сигналы позволяют перемещать и управлять графическими объектами на экране.

Дигитайзер — это инструмент для ввода графической информации, например, схем и чертежей. Пользователь набрасывает изображение, обводя его карандашом по планшету.

Аппарат для ввода графических изображений в компьютер представляет собой сканер. Сканер принимает лист бумаги с нанесенным на него изображением. Оно считывается устройством и в цифровом виде передается в компьютер. Для сканирования изображения на листе бумаги используется большая лампа и линейка, на которой расположены многочисленные светочувствительные компоненты, выстроенные в ряд. Светочувствительный компонент — это лампа с фотодиодом. Каждый светочувствительный компонент производит сигнал, который обратно пропорционален интенсивности отраженного им света. Более светлые участки сканируемого изображения отражают свет более эффективно, изменяя яркость отраженного луча. В цветных сканерах красный и зеленый цвета обрабатываются отдельно тремя группами светочувствительных элементов. Каждая точка изображения затем кодируется как смесь сигналов красной и синей групп. Контроллер сканера в системном блоке получает закодированный сигнал.

Различают ручные, протяжные и планшетные сканеры. В ручных сканерах пользователь перемещает сканер над изображением или фрагментом текста. Проходные сканеры предназначены для сканирования только определенных типов изображений. В таких сканерах каждый участок сканируемого листа перемещается по неподвижной светочувствительной матрице с постоянным движением. Планшетные сканеры, которые позволяют сканировать документы и другие объекты, являются наиболее широко используемыми сканерами. Эти сканеры состоят из крышки и пластикового корпуса. Изображение, подлежащее сканированию, помещается на верхнюю поверхность корпуса, который изготовлен из оптически прозрачного материала. Затем крышка закрывается над изображением, и происходит сканирование. Во время процесса сканирования под стеклом перемещается лампа со светочувствительной матрицей.

Основными характеристиками сканеров являются количество точек на полученном изображении на дюйм оригинала и скорость сканирования страниц в минуту (ppm).

Компьютер должен обрабатывать и отображать результаты после ввода пользователем исходных данных, чтобы другие автоматические устройства могли их использовать.

Информация может быть отображена в графическом виде; для этого используются мониторы и принтеры. Информация может быть записана в виде тактильных ощущений на экране виртуальной реальности и воспроизведена в виде звуков с помощью акустических колонок и наушников.

Основным инструментом для отображения графической информации является монитор (дисплей). Существуют мониторы с диагональю экрана 14, 15 и 17 дюймов соответственно. Цена монитора увеличивается с ростом размера диагонали. Существуют монохромные и цветные мониторы. Это так называемые пиксели (от англ. picture cell, что означает элемент изображения). Самый маленький компонент на экране — это пиксель. Чем меньше пикселей и четче изображение, тем лучше монитор. По принципу работы мониторы делятся на жидкокристаллические и электронно-лучевые (Catode Ray Tube).

Изображения на ЭЛТ-мониторах создаются светящимися зернами фосфора, которые светятся под воздействием электронного луча. Красный, зеленый и синий цвета отделены друг от друга. Каждый пиксель на экране имеет серебристый цвет, который создается комбинацией двух разноцветных точек (триад). В зависимости от силы электронного луча, ударяющего в соответствующую точку, меняется яркость цвета соответствующего оттенка. Для создания электронного пучка используется электронная пушка. Компонентами электронной пушки являются электронно-излучающее покрытие, фокусирующий механизм и проводник с высоким удельным сопротивлением.

Эмиссионное покрытие электронной пушки начинает испускать электроны, когда через нагревательный элемент проходит электрический ток. Электроны ускоряются под действием ускоряющего напряжения и попадают на покрытую люминофором поверхность экрана. Отклоняющая и фокусирующая система, состоящая из набора катушек или пластин, использующих магнитное поле, управляет электронным пучком. Электронный луч последовательно освещает соответствующие точки люминофора в соответствии с сигналами развертки, подаваемыми на электронную пушку. Достигнув конечной точки экрана, луч по кругу возвращается к начальной точке. В результате со временем изображение перерисовывается. Частота горизонтальной синхронизации определяет, как часто меняется изображение. Это одна из самых важных настроек монитора, поскольку от нее зависит, какой вред монитор нанесет вашим глазам. В настоящее время минимальная гигиеническая частота горизонтальной синхронизации для компьютеров составляет 150 и 80 соответственно.

Современные ЭЛТ-мониторы покрыты уникальным антибликовым материалом. В результате монитор имеет антистатическое покрытие и пленку для защиты от электромагнитного излучения. В дополнение к экрану может быть установлен экран, защищающий от бликов и электромагнитного излучения. Уровень излучения монитора должен соответствовать стандартам LR, MP R и MP-II.

Жидкокристаллические дисплеи более компактны, требуют меньше энергии и создают более четкие статические изображения. В них отсутствуют типичные для ЭЛТ-мониторов искажения. В жидкокристаллических дисплеях используется принцип поляризации света. Лампочка, расположенная по краям жидкокристаллической матрицы, является источником освещения. Жидкокристаллический слой позволяет свету, исходящему от источника света, проходить через него равномерно. Проходящий луч света является либо поляризованным, либо неполяризованным в зависимости от состояния кристалла. После этого свет проходит через уникальное покрытие, которое пропускает только определенную поляризацию. Кроме того, именно здесь лучи приобретают желаемый цвет. Жидкокристаллические мониторы практически никогда не испускают опасного излучения.

Чтобы распечатать копии изображения на бумаге, используйте принтеры:

На основе техники получения изображений: тепловые, матричные и литерные;

O на основе формирования изображения: последовательного, линейного и страничного;

O на основе техники печати: перкуссионист, беззубый;

O по цвету: белый, черный.

По сравнению с лазерными и струйными принтерами матричные принтеры более распространены. Печатающая головка движется в поперечном направлении и ударяет штифтами по красящей ленте, создавая изображение из множества точек. Микроэлектрический двигатель прогоняет красящую ленту через печатающую головку. ; на листе бумаги под лентой. После формирования каждой линии изображения бумага перемещается в продольном направлении. Матричные принтеры трудно обсуждать из-за того, насколько они шумны во время работы. В некоторых отношениях матричные принтеры превосходят традиционные принтеры.

Одним из безотказных принтеров является струйная модель. Чернила распыляются через капиллярные сосуды печатающей головки для создания изображения.

Одним из неперфорированных принтеров является лазерный принтер. Страница за страницей он формирует изображение. На барабане, предварительно заряженном статическим электричеством, сначала создается изображение. В соответствии с ним лазерный луч устраняет статический заряд на белых участках изображения. Затем фотобарабан окрашивается специальным тонером, который прилипает там, где статический заряд не был устранен. Затем бумага нагревается во время переноса тонера. Тонер разжижается и прилипает к бумаге.

Принтеры имеют собственную память, в которой хранится изображение печатаемых данных для ускорения работы.

К основным характеристикам принтеров относятся:

— ширина каретки, которая обычно соответствует формату бумаги A3 или A4;

— скорость печати, выраженная в листах, печатаемых в минуту.

— Уровень качества печати, который зависит от разрешения принтера, или плотности точек на дюйм линейного изображения. Качество печати повышается с увеличением разрешения.

— Расход материалов: чернила для струйных принтеров, порошок для лазерных принтеров.

Для вывода векторных изображений на бумагу, кальку и подобные материалы используется плоттер. Плоттеры поставляются со сменными пишущими узлами, которые могут перемещаться в поперечном и продольном направлениях вдоль бумаги. Пишущий узел может принимать цветные ручки или ножи для резки бумаги. Печатные машинки можно увеличивать в тысячи раз или даже уменьшать.

Вопросы контроля

1. Каков общий состав компьютерной системы и функции ее компонентов

2. Что такое внешние устройства хранения данных.

3. К какому классу относится оперативная память?

4. Компоненты системного блока

5. Основная фаза работы ЭВМ.

6. Устройства ввода информации.

7. Устройства вывода информации.

8. Что такое адрес ячейки памяти в компьютере?

9. Каков размер адресного пространства компьютера?

10. компоненты компьютерного процессора и его функции.

11. Для чего необходимо управляющее устройство в процессоре

Для чего нужна компьютерная шина? Для какой цели служит общая шина (магистраль)?

13. какие функции выполняют контроллеры

14. Дискета — это что?

15. Принцип работы жестких дисков и флоппи-дисководов

16. Каковы преимущества и недостатки приводов CD-ROM?

17. Как работает стример?

18. Функции аудиоадаптера видеоплеера

19. Какие видеоплаты используются в современных компьютерах?

20. Определите основные части клавиатуры и клавиши управления.

21. Где на компьютере расположены основные элементы видеосистемы?

22. Как изображение отображается на экране цветного монитора

23. Как изготавливается жидкокристаллический дисплей? Сравните мониторы на основе ЭЛТ.

24. Как управлять матричным, лазерным и струйным принтером.

25. Что отличает работу плоттера от работы принтера?

26. Что является руководящим принципом модема?

§

Лабораторная работа No3

Тема: «Изучение компонентов материнской платы».

Изучение основных компонентов материнской платы является целью данной работы.

Задачи:

2) Изучите расположение основных компонентов материнской платы;

1) Изучите функции основных компонентов материнской платы;

3) Изучите основные части материнской платы.

Все детали, обеспечивающие работу компьютера, собраны на системной плате, которую часто называют материнской платой (systmboard). Материнская плата — это, так сказать, многослойная среда между всеми устройствами.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Немногие пользователи компьютеров искренне считают, что центральный процессор является самым важным компонентом системного блока. Точка зрения этих людей, безусловно, ошибочна, поскольку центральный процессор управляет и выполняет все вычисления, необходимые ПК в целом. Однако если взглянуть на ситуацию более пристально и представить его в виде отдельной связки «материнская плата — центральный процессор», то основным из них является центральный процессор. Для достижения наилучшей конфигурации компьютера материнская плата и центральный процессор должны быть максимально совместимы. Неправильный выбор платы может привести к отставанию компьютера. В предложении может быть сказано, что плата с меньшей пропускной способностью приведет к задержке передачи информации на другие каналы.

Благодаря разветвленной сети токопроводящих дорожек материнской платы и соединениям со всеми основными компонентами. Кроме того, эти дорожки связывают все узлы, блоки и подсистемы системной платы. Эти системы и строительные блоки включают в себя:

a) Сокет;

B) Разъемы (порты или, проще говоря, специальные места для установки каких-либо компонентов системы);

Модули, имеющие собственную систему питания

D) Разъемы для подключения накопителей и функциональных карт.

Чипсеты — это компоненты, из которых состоит материнская плата. Набор логики — так называют такой комплекс в области информационных технологий. Разработкой чипсетов занимаются несколько известных компаний, включая Intel, AMD и другие.

Сокет — еще один важнейший компонент материнской платы. Процессор устанавливается в сокет, который представляет собой гнездо или посадочное место. Сейчас, когда поколения процессоров меняются довольно быстро, производители материнских плат также должны совершенствовать свою продукцию. В настоящее время популярны материнские платы для продуктов Intel с сокетами 775, 939 и AM2.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

При сборке компьютера процессор вставляется в сокет и крепится вентилятор (кулер). В настоящее время широко доступны материнские платы с разъемами Socket 775, AM2 и AM3.

Одним из компонентов чипсета, влияющих на расширение системной платы, является северный мост. Название этого узла обусловлено местом его расположения на материнской плате: он находится над южным мостом, о котором мы поговорим ниже, в верхней части «материнки» (рядом с процессором). Северный мост отвечает за обеспечение эффективной передачи данных в цепочке «процессор — оперативная память — графический адаптер».

На материнских платах Intel южный мост называется CEH, а также ICH (I/O Controller Hub). Передача данных между такими портами, как USB, оптические приводы и жесткие диски, осуществляется с помощью южного моста. Рядом с южным мостом находится слот PCI.

В этот слот происходит непосредственная установка модулей оперативной памяти. Память DDR3 используется все большим количеством людей, но она по-прежнему выполняет свою «полноценную» функцию.

В слот PCI-Express можно установить видеокарту. Вы можете установить сразу несколько таких карт для работы с графикой, если ваша видеокарта имеет два таких порта.

Если перевести название слота, PCI (Peripheral Component Interconnect), то получится «разъем для подключения периферийных устройств». Сетевые и звуковые карты, модемы и карты расширения должны быть подключены. Этот пункт уже вытеснен слотами PCI-Express как устаревший.

Производитель материнской платы включает аудиоконтроллер в качестве «стандартной» установки. Этого элемента более чем достаточно для вечернего прослушивания музыки в домашних условиях.

Устройство, отвечающее за координацию связи между компьютером и кабелями локальной сети, называется сетевым контроллером.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

O Контроллер для FireWire (IEE E 1394). Обмен цифровыми данными на высоких скоростях между компьютером и другими электронными устройствами возможен благодаря этой последовательной шине.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Суперконтроллер ввода-вывода. управляет 3,5-дюймовым дисководом компьютера и разъемами PS/2 для мыши и клавиатуры.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Стабилизаторы: Процессору требуется определенное напряжение, а их стабилизатором является блок питания (12 В), который преобразует необходимое напряжение и подает его на процессор.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

O Радиаторы южного и северного мостов соединены медной металлической полосой, называемой теплоотводящей трубкой. охлаждение процессорных мостов жидкостью, проходящей через медные трубки. Специальные радиаторы являются альтернативой теплоотводящим трубкам, но они не всегда обеспечивают комфортные условия работы.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

O Микросхема материнской платы содержит программу под названием BIOS (Basic Input/Output System). Это тип программного обеспечения, которое начинает работать, как только вы нажимаете кнопку питания компьютера. Настройки компьютера, основные операции и детали изучаются с помощью BIOS. При включении компьютера настройки микросхемы CMOS вводятся в BIOS.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Батарея. Микросхема SMOS получает питание от CMOS и BIOS.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Разъем для подключения кабеля питания. Когда компьютер собран, кабель от блока питания подключается к этому разъему. Для удержания кабеля в гнезде используется уникальная защелка, выполняющая одновременно функции фиксатора и меры безопасности от непреднамеренного отсоединения кабеля.

Разъемы передней панели. К этим разъемам подключены кнопки питания и сброса на передней панели компьютера.

Разъем IDE типа О. При использовании интерфейсов IDE, например, этот разъем предназначен для подключения жесткого диска или оптического привода. В целом можно констатировать, что материнские платы имеют только один такой разъем, поскольку разъемы устарели. К одному разъему IDE можно подключить до двух устройств.

Разъем для SHATA. Это дополнительный компонент материнской платы. В наши дни разъем SerialATA используется для подключения жестких дисков компьютера к системной плате. По сравнению с предыдущими разъемами IDE, эти разъемы обеспечивают более высокую скорость передачи данных.

Разъемы для PS/2. Эти разъемы используются для подключения клавиатуры и мыши (фиолетовый и зеленый).

Вход и выход для цифрового аудио. Эти гнезда можно использовать для подключения цифрового магнитофона, стереосистемы или усилителя.

При подключении внешних жестких дисков с помощью разъемов External Serial ATA (eSATA) передача данных происходит гораздо быстрее, чем при использовании USB 2.0.

Входы и выходы для аналогового аудио. К разъемам аудиоконтроллера компьютер подключает колонки, микрофон и наушники.

Сетевые адаптеры. Эти разъемы используются для подключения сетевого кабеля, соединяющего компьютер с локальной сетью (LAN).

U SB-разъемы, о. разъемы, которые используют почти все периферийные устройства, включая внешние жесткие диски и принтеры. Мы можем сделать вывод об отсутствии дополнительных портов в комплекте с этим оборудованием на основании огромного количества USB-портов всех типов.

Контрольные вопросы

Различные типы электронных плат управления для компьютеров

2. Каковы основные характеристики материнской платы?

3. характеристики устройств на материнской плате;

4. Характеристики шины, включая скорость передачи данных и подключаемые устройства.

5. назначение контроллеров и адаптеров.

§

Теоретическая часть: теоретический материал

Лабораторная работа No4

Тема: «Машинные коды».

Изучение принципов формирования машинного кода компьютера является целью работы.

Задачи:

1) Изучить основы прямого, обратного и комплементарного целочисленного кодирования;

1) Изучите основные концепции кодирования вещественных чисел с плавающей запятой;

3) Понять основы арифметики вещественных чисел.

Информация (как числовая, так и нечисловая) представлена в памяти компьютера с помощью двоичного кода.

Основная ячейка памяти компьютера имеет длину 8 бит (или байт). Адрес — это число, которое присутствует в каждом байте. Машинное слово — это самая длинная группа битов, которую компьютер может обрабатывать одновременно. Машинные слова могут иметь длину 16 или 32 бита, в зависимости от битовой глубины процессора.

Так число представляется в стандартном формате «знак-значение»: первый бит фразового слова является знаковым, а остальные цифры 1, 2 и любые другие цифры являются числами.

В битовой сетке компьютера прямой код целого числа является точной копией действительного числа. Содержание знаковых (старших) разрядов в прямом коде, соответствующем отрицательному целому числу, отличается от содержания разрядов в прямом коде, соответствующем положительному числу:

0 – для положительного числа.

Битовая глубина сетки — объем памяти, используемый для хранения каждого значения — определяет диапазон значений.

Пример. Числа X=110112 и непосредственно кодируются как? 110112 принимает форму:

[Xпк]=00011011

[Yпк]=10011011

В системе прямых кодов ноль представлен двумя различными способами:

00000000 – отрицательный 0;

10000 – отрицательный 0.

Оба представления абсолютно равноправны.

В запоминающих устройствах положительные и отрицательные числа хранятся с помощью прямого кода.

Все операции обычно сводятся к вычитанию и дроби (операции умножения или деления), чтобы упростить конструкцию арифметических устройств компьютера.

Арифметическое сложение заняло место вычитания в компьютерах.

Это число имеет тот же дополнительный код, что и положительное число. Это число имеет тот же обратный код, что и положительное число.

Прямой код модуля отрицательного числа инвертируется, образуя обратный код этого числа. Для определения дополнительного кода отрицательного целого числа можно использовать следующий алгоритм:

1) Создайте прямой код модуля для числа;

Обратное кодирование — это процесс инвертирования данных (замена единиц на нули и нулей на единицы).

4) Увеличьте инверсный код на единицу.

Для получения числа по его дополнительному коду необходимо сначала выяснить его знак. Если число окажется положительным, его можно записать в десятичной системе счисления. Если число отрицательное, то необходимо использовать следующий алгоритм:

2) Удалите первую цифру из кода;

3) инвертировать код.

3) Измените обозначение числа на десятичное. Результат записывается со знаком минус.

Запишите число -3710 в прямом Mpk, обратном Mok и других кодах MdK, например.

Мпк = 101001012;

Мок = 110110102;

Мдк = 110110112.

В некоторых случаях для представления чисел в памяти компьютера используется смешанная двоично-десятичная «система счисления». В этой системе 10 цифр от 0 до 9 представлены соответствующими разрядами, и для хранения каждой десятичной цифры требуется полбайта (4 бита). Этот вариант, например, используется в десятичном упакованном байте с 18 значащими цифрами и 10 строками (старшая из которых является значащей цифрой).

Вещественные числа хранятся в памяти компьютера несколько иначе. Примите во внимание, как отображаются значения с плавающей точкой.

Стандартная форма M10p, где 1 M0 10p — целое число, может быть использована для представления любого действительного числа. 120220000 = 1,201×108. Пятизначная запятая сдвигается вправо при умножении на десять, если каждая позиция десятичного числа отличается от соседней на степень 10. Как и при умножении на 10, при делении на 10 десятичная запятая перемещается вправо. 120220000 = 1,201108= 0,1221.

Мантисса числа обозначается M, а ее порядок — p. Вычислительные машины хранят мантиссу в нормализованном виде, чтобы сохранить максимальную точность. Число 2 служит основой системы. Двоичная запятая должна находиться в фиксированном месте в соответствии с методом хранения мантиссы с плавающей запятой. Двоичная запятая идет после первых двух, что и является фактическим предположением. Два поля составляют пространство, предназначенное для числа с плавающей запятой. Знак и значение мантиссы содержатся в одном поле, а символ порядка — в другом.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

В компьютере порядок числа хранится как значение смещения, а не сам порядок. Чтобы избежать необходимости хранить порядок и знак удовлетворения, сделано следующее.

Упорядочить действия над порядками;

Увеличить диапазон представляемых чисел.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Смещение устанавливается таким образом, чтобы ноль соответствовал минимальному значению порядка. Порядок для Double составляет 11 бит, охватывающих диапазон 2-1023, а смещение — 1024(11)-1111112 (2).

Для хранения вещественного числа в памяти компьютера можно использовать следующую формулу:

2) перевести модуль числа в двоичную систему счисления;

Двоичное число должно быть нормализовано, т.е. укажите M2P или P;

3) Сдвинуть порядок, а затем перевести его в двоичную нотацию;

3) Введите заданное число в память компьютера, используя знак заданного числа (0 — положительный, 1 — отрицательный).

Пример. Запишем код числа –312,3125.

2) Это число представлено в двоичном виде как 100111000,0101.

2) Имеем 100111000,0101 = 1,001110000101·28.

4) Находим, что порядок смещен на 8 1023=1031. Это оставляет нам 1031(10)=1000000111 (2).

3) Окончательно решусь

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Полученный код, если бы вы быстро записали его, выглядел бы следующим образом: C073850000001(16).

Другой пример показывает, как перейти от кода действительного числа к самому числу.

Пример. Пусть дан код 3FEC600000000000(16) или

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

1) Учитывая, что 63-я цифра числа содержит ноль, это код положительного числа. Для создания этого числа можно объединить числа 011111110(2) и 1023.

1) Значение равно 0,11001 или 1,11000112-2.

2) Используя десятичную систему счисления, получаем 0,88671875.

§

1. Только когда порядки (характеристики) слагаемых одинаковы, добавляются мантиссы.

2. После выравнивания знаков алгоритмы алгебраического сложения опираются на знаки.

3. Все результаты в прямом коде нормализованы.

Задания

Первая задача: Быстрое преобразование числа из двоичной системы в десятичную.

Вариант Число Вариант Число Вариант Число
158610 568910 624310
331710 725510 179910
109510 378710 924010
187310 729510 299210
428510 147510 212810
895610 234510 823710
573010 161810 100710
957710 314910 745210
694010 144310 108210
967710 835010 131810

Задача 2. Выведите число в десятичной системе счисления из двоичной системы счисления.

Вариант Число Вариант Число

3. Задание Преобразуйте прямые коды чисел в шестнадцатеричные числа со знаком, записав их.

Вариант Число 1 Число 2
22110 -7710
18310 -1710
15610 -12710
24510 -11110
15710 -8810
15910 -18910
15210 -15610
21510 -11310
21610 -16410
18310 -5310
19410 -23010
13610 -14010
12910 -19710
10910 -10310
22610 -6510
20510 -4610
15310 -20410
21010 -20010
12410 -18910
14110 -7410
21410 -23710
16610 -21110
13510 -19410
18110 -1110
13410 -24310
14210 -18610
16210 -22510
17910 -16910
17210 -5210
2810 -19010

Задание 4. Напишите больше числовых кодов и переведите их в шестнадцатеричные целые числа.

Вариант Число 1 Число 2
2510 -2310
13110 -1310
23310 -9710
9210 -11910
5210 -2910
24210 -8610
16310 -21510
18610 -20710
20010 -12110
12910 -16910
16110 -9310
4610 -18010
19710 -3710
16710 -12510
5710 -10710
19510 -11010
22710 -4010
13610 -21010
15810 -2610
1410 -21810
6610 -20310
16810 -21610
9910 -1510
21010 -13610
10910 -20410
16910 -24610
4910 -5710
13210 -8510
17010 -1110
24010 -7310

Определите номер и, если целые числа имеют дополнительные коды, запишите их в десятичной системе счисления.

Задание 6. Составьте 32-битный шифр с плавающей запятой из вещественного числа, написав его код.

Вариант Число 1 Число 2
46,49710 -0,120410
37,09610 -0,379210
72,82810 -0,889210
211,2210 -0,913110
135,7310 -0,018110
102,2610 -0,668210
103,7810 -0,631310
38,9810 -0,038410
138,1310 -0,055910
31,55410 -0,182110
155,3210 -0,078310
70,78910 -0,227410
195,7410 -0,325210
50,45410 -0,107110
186,4510 -0,309310
33,98110 -0,524610
113,9810 -0,521010
21,11210 -0,704310
119,0210 -0,644710
111,6210 -0,782910
63,52710 -0,586910
60,14110 -0,007510
55,11810 -0,944210
109,9810 -0,231610
8,599110 -0,251210
200,4610 -0,011810
49,30910 -0,696210
46,20510 -0,480110
32,110 -0,113210
123,6610 -0,055610

Классифицируйте число из задания 7. Используя его как 32-битный код с плавающей точкой, напишите число.

Вариант Число 1 Число 2
43,25610 -0,399910
166,5610 -0,690010
12,53310 -0,815610
28,76810 -0,711910
114,6510 -0,290210
119,0910 -0,668610
118,9210 -0,190810
3,763310 -0,202510
32,72910 -0,019810
17,46410 -0,156710
18,67110 -0,604110
72,57910 -0,257310
58,83210 -0,056510
218,3210 -0,415110
13,6410 -0,805110
11,39310 -0,528710
106,6810 -0,219310
5,928110 -0,921910
9,564810 -0,170710
83,23510 -0,059210
29,44110 -0,010610
133,6210 -0,614510
71,43210 -0,507710
162,3610 -0,692410
69,17810 -0,591310
85,810 -0,643610
125,410 -0,380310
159,3710 -0,009110
144,110 -0,019510
57,11510 -0,048210

Задание 8. Преобразуйте в 32-битный код с плавающей точкой.

Вариант Число 1 Число 2
1256432216 F38A981816
3282543016 F879B87416
5839AF1016 E6B3054716
230300C516 E55A952716
131220B116 F44365BB16
6065805416 9491235916
659720BB16 F78118AA16
465610AC16 D568119616
5622451316 D821714516
322570AD16 BB26056116
402860BB16 FF81187816
1158105416 F22023AB16
4948804216 9863A54416
669790FF16 EE51864116
1447505516 BB43273716
739460D616 FA23490616
5690105516 ED21046616
3420704316 9901003916
645970DD16 9471008516
3646354A16 DD37045316
1653006516 BBA1185916
421810FF16 EF16055916
248880EE16 EE15472516
7442506516 D557A4B416
2732404416 B1B2B97316
4233808416 F41F22F716
1231702216 E11E28E316
3315101116 D13D493D16
4271006516 C26C1C1C16
6006608216 9534ABC716

Задача 9. Введите 64-битный код в 32-битный код с плавающей точкой.

Вариант Число 1 Число 2
5622451316 EE51864116
322570AD16 BB43273716
402860BB16 FA23490616
659720BB16 ED21046616
465610AC16 F38A981816
3646354A16 9901003916
1653006516 9471008516
3315101116 DD37045316
4271006516 D13D493D16
6006608216 C26C1C1C16
421810FF16 9534ABC716
248880EE16 B1B2B97316
1256432216 F41F22F716
3282543016 E11E28E316
5839AF1016 BBA1185916
230300C516 EF16055916
2732404416 EE15472516
4233808416 D557A4B416
1231702216 F44365BB16
131220B116 9491235916
6065805416 F78118AA16
739460D616 D568119616
5690105516 D821714516
1158105416 BB26056116
4948804216 FF81187816
669790FF16 F22023AB16
1447505516 9863A54416
7442506516 F879B87416
3420704316 E6B3054716
645970DD16 E55A952716

Контрольные вопросы

1. Как преобразовать прямой беззнаковый код в целочисленный?

2. Как целое число преобразуется в прямой код со знаком?

3. Как создать обратный код из целого положительного числа

4. Как создать обратный код из отрицательного целого числа

5. Как целое положительное число преобразуется в другой код?

6. Как перевести отрицательное целое число в дополнительный код?

7. Как преобразовать дополнительный код в целое число

8. Каков наилучший способ получения 32-битного кода с плавающей точкой?

9. Мантисса – что это?

Как преобразовать вещественное число в 32-битный код с плавающей точкой — число 10.

§

Логические выражения

Теоретическая работа

Лабораторная работа No5

Тема «Комбинаторные схемы, минимизация логических функций».

Цель — научиться создавать таблицы истинности и уплотнять логические операции.

Задачи:

2) рассмотреть фундаментальные логические принципы и концепции;

3) Изучите рекомендации по созданию таблиц истинности;

3) Исследование теории минимизации логических функций.

Компонентами логического выражения являются логические операнды, объединенные логическим действием. Логические операнды могут быть отношениями (сравнениями) между двумя величинами, переменными или константами. Единственными возможными исходами логических выражений являются TRUE (истина или 1) и FALSE (ложь).

Поскольку перечислить любую комбинацию значений логических операндов очень просто, существует множество логических операций, все значения которых обычно описываются таблицами истинности.

При определении значения логического выражения приоритет отдается следующим операциям:

2) отрицание (NOT, HE);

Конъюнкция (AND, И);.

4) Исключающее ИЛИ и дизъюнкция (ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ);

Пять) Операции с отношениями (равно, не равно)

Если вы хотите изменить порядок вычисления значения выражения, вы должны использовать круглые скобки. Поскольку операции над отношениями имеют наименьший приоритет и должны вычисляться первыми, это часто используется в их контексте.

Вычислите значение выражения (a )

1) 2 < 3 -> TRUE;

2) 3≠3 -> FALSE;

3) TRUE OR FALSE -> TRUE.

Несмотря на сложность электронных блоков в современных компьютерах, для реализации каждого электронного блока объединяется лишь относительно небольшое количество логических единиц. Ниже перечислены основные из них:

регистры;

• комбинационные преобразователи кодов (шифратор, дешифратор, мультиплексор и др.);

( Циркулярные, асинхронные и т.д.) счетчики );

Арифметико-логические узлы (сумматор, узел сравнения и др.).

Эти узлы используются для создания высокоинтегрированных интегральных схем, например, контроллеров для внешних устройств.

Сами узлы строятся из простейших логических компонентов, тех, которые реализуют логическую функцию AND или NOT.

На рисунке 1 показаны примеры символов для фундаментальных компонентов комбинационной логики, а в таблице 1 приведены значения соответствующих переменных. Круг на диаграмме обозначает, что элемент аннулирует результат операции внутри прямоугольника.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Рисунок 1: Основные структурные элементы комбинационной логики

Таблица 1: Истинность логических операций

В таблице 2 перечислены различные логические операции и их обозначения.

§

Минимизация булевых функций

Булевы функции могут быть минимизированы различными способами. Аналитические символьные и алгоритмические методы следующие. использование карт Карно или метода Блека-Порецкого, обобщенные коды

Пример, демонстрирующий методы анализа:

.

z=01 10 11=(01 11) (10 11)=-1 1-=xy.

Даже при наличии более четырех аргументов первые четыре метода очень трудоемки и неэффективны. Метод обобщенного кода предназначен для использования с компьютерами, но его можно применять и вручную для синтеза функций от большого числа переменных.

Карты Карно лучше всего использовать для минимизации булевых операций. До сих пор существовало заблуждение, что этот метод можно использовать только для решения задач для функций с числом аргументов до шести. С картами Карно можно использовать любую переменную. Карты Карно для переменных от 2 до 6 показаны на рисунке 2 вместе с примерами минимизации логических функций.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

а) б) в)

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

г) д)

Карты Карно для переменных 2-6 показаны на рисунке 2.

Закон склеивания является основой метода Карно. Наборы, отличающиеся только значением одного разряда, соединяются.

Эти множества известны как соседние множества, и они соответствуют клеткам карты Карно. Такие множества (код Грея) создаются как симметрии таким образом.

Мы рассмотрим прямоугольник Карно, который обычно представляет собой один элементарный квадрат и составлен довольно расчлененно и нерегулярно.

Эти карты Карно заполнены. Рассмотрим функцию, имеющую четыре переменные. На карте Карно имеется 16 клеток (24 = 16). Вот как работает функция:

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Эта операция не является особенно сложной. Мы можем упростить ее с помощью преобразований, но это потребует многочисленных вычислений. Составьте карту, используя указания Карно.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Первое слагаемое соответствует единице, представленной цифрой 1 во второй ячейке сверху вниз справа. Поскольку все переменные в этой ячейке перекрываются, единица присутствует. Чтобы попасть в ячейку, достаточно переместиться влево, вправо и вверх. X1 используется без перекрытия ячейки в третьем столбце, если одна из переменных инвертирована, что обычно происходит для второго или третьего слагаемого. Переменные x2 и y4 составляют четвертое слагаемое. Здесь показана первая строка (второй столбец). Все единицы вводятся таким образом. Нули присутствуют в пустых клетках (для наглядности не показаны). Переменная соответствует 0, если нет инверсии.

Клетки, в которых размещены блоки, объединяются после того, как все блоки были размещены. Количество объединенных клеток — 2, 4 и 8 (12), 16 или 32; объединение должно быть как можно меньше. Элементы объединяются в ячейки в соответствии с этими правилами. Изображение ниже демонстрирует, как это делается:

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Единицы не объединяются, если они обозначают «T» или «G». Уравнение функции получается после слияния ячеек. Процесс завершается, когда объединенные клетки традиционно считаются как одна. Четыре объединенные единицы представлены на рисунке выражением x3x4. Это указывает на то, что все переменные могут видеть область объединения. Переменная будет инвертирована, поскольку x2 не является частью второго объединения. Эта функция была выполнена с помощью карты Карно:

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Графическая минимизация логических функций с помощью алгоритма «НИИРТА»

2. Используйте таблицу истинности для определения нулей и единиц, которые нужно разместить на карте Карно.

3. Используйте как можно меньше прямоугольников Карно, каждый из которых имеет максимальную площадь, чтобы охватить все единичные множества.

4. Каждый прямоугольник Карно соответствует одному импликанту, и если какая-либо переменная принимает значение 0 или 1 в пределах квадрата Карно, то она склеивается.

На рисунке 3 изображен тип покрытия, в котором фигуры прямоугольника Карно отсутствуют.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

Формы покрытия, отличные от прямоугольников Карно, показаны на рисунке 3.

§

1. Правило двойного отрицания: Отрицание исключается двойным отрицанием.

Понятие архитектуры и основные типы архитектуры ЭВМ. Типовая схема ЭВМ. Оперативная память, центральный процессор ЭВМ.

2 Закон о коммутации:

Для логического сложения:

O для логического умножения

Порядок, в котором взяты эти слова, не влияет на то, как получится операция высказывания.

3. Сочетательный (сочетательный) закон:

Или для логического сложения: ;

Для логического умножения:

Скобки могут быть опущены произвольно или полностью, если знаки одинаковые.

4 Законодательство о раздельном проживании:

Или для логического сложения: ;

O для логического умножения:.

Требование убрать общее утверждение из скобок установлено законом.

5. Законы де Моргана, или общий закон инверсии

o для логического сложения: ;

Для логического умножения:

6. Правило идемпотентности (от латинского idem, что означает «точно такой же», и potens, что означает «мощный»);

Для логического сложения o

O для логического умножения:

Отсутствие показателей степени не указано в законе.

7. Законы исключения констант

O для логического сложения: ;

O для логического умножения:;

8. Что именно представляет собой закон противоречия?

o .

Альтернативные утверждения не могут быть одновременно истинными.

9 Право на исключение третьего лица:

o .

Эти два утверждения всегда истинны в одном случае и ложны в другом.

10. Что означает закон поглощения

Или для логического сложения: ;

O для логического умножения:

Знание правил логики облегчает проверку обоснованности ваших аргументов и подтверждающих их доказательств. На основе законов можно упростить сложные логические выражения. Минимизация — это процесс замены сложной логической функции на более простую.

Некоторые преобразования логических формул напоминают преобразования в обычной алгебре (удаление скобок из общего множителя, использование законов перестановки и комбинаторики), в то время как другие основаны не только на характеристиках традиционных математических операций.

Нарушенные правила логики приводят к логическим ошибкам и противоречиям.

Задания

1. Задание Необходимо записать формулу истинности для последующего выражения.

Задание 2. Создайте для него таблицу истинности, убрав скобки.

Задание 3. Используйте карты Карно для сокращения выражения.

4. Задание: 4. Таблицы истинности и минимизация выражений.

Вопросы контроля

1. Приведите таблицы истинности для рассматриваемых фундаментальных логических операций.

2. что такое логическое выражение

3. Какие действия необходимо выполнить в каком порядке, чтобы определить значение логического выражения?

4. Опишите логические выражения и как определить их значения на примерах.

5. Назовите фундаментальные логические компоненты и идентифицируйте их на диаграммах.

6. Нарисуйте электрические схемы, реализующие элементарные логические элементы.

7. Примеры схем, построенных с использованием логических компонентов и логического выражения

8. Приведите примеры построения логических выражений с использованием представленных схем.

9. Что такое триггер? Опишите каждый тип триггера в нескольких словах.

10. Чем отличаются друг от друга синхронные и несинхронные триггеры?

11. Что вы называете записью нуля или единицы и хранением информации в триггере?

Какие состояния триггера называются недействительными?

13. Приведите таблицу истинности для соответствующей логической операции и расскажите об элементе «Исключающее ИЛИ».

14. Расскажите о полусуммераторе.

15. Что такое «запасное» устройство переноса разряда и сумматор?

Системный блок

Системный блок — это основной компонент персонального компьютера.

Системный блок состоит из следующих компонентов:

  • Материнская плата (системная плата) — это средство, с помощью которого процессор получает питание и доступ к оперативной памяти и другим периферийным устройствам системы (Рисунок 8).

Рисунок 8

Системное оборудование, подключенное к материнской плате:

  • Центральный процессор — устройство, выполняющее программы в ПК (Рисунок 9).
  • Центральный процессор — устройство, выполняющее программы в ПК (Рисунок 9).

Рисунок 9

Элементы, составляющие процессор:

Арифметико-логическое устройство: выполняет вычисления сложения, вычитания и деления, а также программные логические операции.

С арифметико-логическим устройством совместимы только регистры процессора;

Порядок выполнения программных команд, хранящихся в оперативной и кэш-памяти, управляется устройством управления. Устройство управления может взаимодействовать с различными компьютерными устройствами для обмена информацией.

Небольшая часть регистров процессора, уникального типа памяти, используется для временного хранения данных, которые использует процессор;

Оперативная память, также известная как кэш-память процессора, используется для хранения часто называемых фрагментов программ и данных.

Хотя кэш-память процессора больше, чем обычная оперативная память, она работает гораздо быстрее. Для того чтобы увеличить производительность процессора, требуется специальная программа.

И другие;

Оперативная память — это система, используемая для временного хранения запущенных программ и данных, которыми эти программы обмениваются.

Рисунок 10

Чтобы программное обеспечение и процессор могли взаимодействовать с системой, необходимо устройство системного времени;

Назначение видеокарты заключается в обработке и отображении графических данных на мониторе персонального компьютера (Рисунок 11).

Рисунок 11

Видеокарта имеет процессор и оперативную память, если она не встроенная.

Как правило, интегрированные видеокарты уже присутствуют в ноутбуках и КПК;

Назначение звуковой карты — вывод аудиоданных через динамики и микрофон, соответственно (Error: Reference source not found).

Рисунок 12

Материнская плата может включать в себя звуковую карту;

Системы хранения информации используются для сохранения данных в течение длительного времени.

Информация на этих дисках не исчезает при отключении питания, в отличие от оперативной памяти.

Жесткие магнитные диски (также известные как HDD) используются в качестве системной памяти в настольных и портативных персональных компьютерах.

Рисунок 13

Поскольку относительный объем флэш-памяти неуклонно растет с каждым годом, а ее цена неумолимо снижается, производители персональных компьютеров намерены заменить ею жесткие диски.

Устройства, которые не полагаются на магнитные поля или вибрацию для хранения данных в системе и имеют технологию флэш-памяти.

Устройство для чтения и записи 3,5-дюймовых дискет (также известное как флоппи-дисковод) — это то, на что оно похоже.

Рисунок 14

На этих дискетах присутствует гибкий магнитный диск диаметром 3,5 дюйма. На одну такую дискету можно записать 1,38 мегабайта данных.

Эти дискеты часто стоят дороже оптических (CD-R) пластин и невероятно ненадежны.

Оптические диски и карты флэш-памяти постепенно занимают место дискет.

Ноутбуки и КПК не имеют флоппи-дисководов.

Устройство чтения лазерных (оптических) дисков.

Рисунок 15

Рисунок 16

Существует несколько стандартов оптических дисков, включая:

  • CD (от 650 до 870 мегабайт);DVD (от 4,7 до 17,4 гигабайт);HD DVD (от 15 до 45 гигабайт);Blu-ray (от 25 до 100 гигабайт и более)2.
  • CD (650-870 мегабайт); DVD (4,7-17,4 гигабайт); HD DVD (15-45 гигабайт); Blu-ray (25-100 гигабайт и более)2.
  • CD (от 650 до 870 мегабайт);
  • DVD (от 4,7 до 17,4 гигабайт);
  • HD DVD (от 15 до 45 гигабайт);
  • Blu-ray (от 25 до 100 гигабайт и более)2.

Рисунок 17

Все эти стандарты могут быть записаны на оптические диски как в коммерческих, так и в домашних устройствах чтения/записи оптических дисков.

На эти диски можно записывать цифровые данные как в однозаходном, так и в многозаходном формате.

Во всем мире только сейчас вводятся новые стандарты.

Устройство для чтения/записи лазерных (оптических) дисков отсутствует в некоторых моделях КПК.

Устройство чтения/записи флэш-карт.

Рисунок 18

В цифровых фотоаппаратах, видеокамерах и мобильных телефонах используются карты флэш-памяти.

Некоторые типы карт флэш-памяти:

  • Compact Flash (CF);Memory Stick (MS);MultiMedia Card (MMC), MMC , MMC Micro, MMC mobile;Secure Digital (SD), Mini SD, Micro SD.
  • Compact Flash (CF);Memory Stick (MS);MultiMedia Card (MMC), MMC , MMC Micro, MMC mobile;Secure Digital (SD), Mini SD, Micro SD.
  • Compact Flash (CF);
  • Memory Stick (MS);
  • MultiMedia Card (MMC), MMC , MMC Micro, MMC mobile;
  • Secure Digital (SD), Mini SD, Micro SD.

Рисунок 19

Все эти типы карт обычно поддерживаются устройствами чтения и записи карт флэш-памяти настольных компьютеров.

Модем — аналоговый цифровой преобразователь для доступа в Интернет, по телефонной линии или радиоволнам.

Существует множество разновидностей модемов, включая:

Dialup3-модем;

  • xDSL4-модем;GPRS5-модем;Wi-Fi6-модем.
  • xDSL4-модем;GPRS5-модем;Wi-Fi6-модем.
  • xDSL4-модем;
  • GPRS5-модем;
  • Wi-Fi6-модем.

Рисунок 20

Рисунок 21

Модемы GPRS и Wi-Fi используют радиоволны для подключения к Интернету; все остальные модемы используют телефонную линию. Wi-Fi начал внедряться в России.

Модемы Dialup и Wi-Fi встроены в ноутбуки и другие портативные устройства.

Можно превратить модем во внешнее периферийное устройство;

Карта, используемая для объединения компьютеров в локальную сеть, называется сетевой картой.

На рисунке 22 показан размер треугольника и наибольшая длина линии.

Сетевая карта отсутствует в КПК.

Устройство, передающее данные между различными устройствами и приложениями, — это радиомодуль Bluetooth:

  • Мобильные телефоны;Беспроводные гарнитуры для мобильных телефонов, коммуникаторов и смартфонов;Беспроводные мыши и клавиатуры;И многое другое.
  • Мобильные телефоны;Беспроводные гарнитуры для мобильных телефонов, коммуникаторов и смартфонов;Беспроводные мыши и клавиатуры;И многое другое.
  • Мобильные телефоны;
  • Беспроводные гарнитуры для мобильных телефонов, коммуникаторов и смартфонов;
  • Беспроводные мыши и клавиатуры;
  • И многое другое.

Не все модели этих устройств поддерживают данную технологию.

Рисунок 23

Вы можете создать беспроводную локальную сеть с помощью двух или более компьютеров, оснащенных радиомодулями. В частности, используя Bluetooth, можно подключить GPRS-модем сотового телефона к персональному компьютеру и получить доступ в Интернет (но только если сотовый телефон обладает необходимыми техническими возможностями).

Разделение должно составлять 10 метров или определяться расстоянием между радиомодулями Bluetooth.

Обычно используется в качестве внешнего устройства в настольных и портативных компьютерах;

Данные передаются между устройствами с помощью инфракрасных лучей через инфракрасный порт (IrDA).

Для передачи данных эти устройства (ИК-порты) должны находиться в пределах прямой видимости и на расстоянии не более одного метра.

Благодаря своей надежности и скорости передачи данных технология Bluetooth постепенно вытесняет технологию IrDA.

Ни один стационарный персональный компьютер не имеет встроенного ИК-порта, поскольку он находится снаружи;

Радиомодуль для сотовых телефонов, в основном GSM7.

Использовать I-mode, EDGE, GPRS и другие функции мобильной связи цифровых радиотелефонов, включая SMS, EMS и MM.

  • Порт USB (универсальная последовательная шина) — это универсальный порт, предназначенный для подключения большого количества устройств, причем эти устройства могут быть подключены во время работы компьютера и не вызовут сбоя системы.
  • Порт USB (Universal Serial Bus) — это универсальный порт, предназначенный для подключения большого количества устройств, причем эти устройства могут быть подключены непосредственно во время работы компьютера и не вызовут сбоя системы.

Порт USB используется для подключения все большего количества устройств к персональным компьютерам с каждым годом.

К ПК обычно имеет mini-USB порт.

Высоковольтный преобразователь переменного тока в постоянный, или трансформатор, служит блоком питания.

Блок питания — это внешнее устройство в ноутбуках и КПК.

Источник бесперебойного питания — это устройство, работающее от батареи, которое может поддерживать работу ноутбука или настольного компьютера от нескольких часов до суток.

В стационарных компьютерах, обычно отсутствует.

Система вентиляции — это система охлаждения нагревающихся компонентов компьютера, включая:

  • Процессор;
  • Процессор видеокарты;
  • Блок питания;
  • Жесткий диск (не во всех моделях).
  • Процессор;

В КПК отсутствует вентиляция.

Следующие элементы влияют на скорость выполнения программ на персональном компьютере:

  • Производительность, тактовая частота и количество ядер процессора;
  • Производительность и объем оперативной памяти;
  • Производительность видеокарты и объем ее оперативной памяти;
  • Скорость обмена данными между процессором, оперативной памятью, видеокартой, устройствами хранения и периферийными устройствами.
Оцените статью
OverComp.ru