Микропроцессорлардың негізгі өндірістік салалары Дәріс Компьютер архитектурасы Мақсаты
жүктеу/скачать 7,44 Mb.
|
Архитектура
- Бұл бет үшін навигация:
- Қолданылу аймағы
- Мысалы
- Компьютерлердің топтасуы
Дербес компьютерлер – ЭЕМ-дың төртінші буынының бір бөлігі. Бүгінгі таңда ДК пайдалану күнделікті тұрмыстық техникалар телевизор, музыкалық орталық сияқты үйреншікті затқа айналды.ЭЕМ бесінші буыны – алыс емес болашақтың машиналары. Олардың негізі сапасы жоғары интеллектуальды деңгейде болуы керек. Егер болашақта ЭЕМ «сезім логикасымен» қаруландыра алатын болса, онда машиналар адамзат өміріндегі тірі эксперттерді алмастырады. Сонымен қатар кейінгі кезде компьютерді байланыс құралы және тұрмыстық прибормен қосу екпінді түрде дамып келеді. Бір интегралды схемада микропроцессор және оны қоршаған орта мен программалық жабдық орналасқан жаңа жүйелер жасалатын болады. Болашақта қалталы компьютерлер иесін соңғы жаңалықтармен таныстырып, қоңырау шалу арқылы билеттерге тапсырыс беру, салық төлеу сияқты қызметтерді атқара алатын болады.Компьютерлердің топтасуыКомпьютерлік техниканың әр-түрлі топтасуы бар: даму кезеңі бойынша; архитектурасы бойынша; өнімділігі бойынша; пайдалану шарты бойынша; процессорлар саны бойынша; пайдаланушы қасиеттері бойынша т.б. Компьютер кластарының арасында нақты шекара жоқ. Өндіріс технологиясы мен құрылым дамуына байланысты жаңа компьютерлер класы пайда болады, кластар арасындағы шекара сәйкесінше өзгереді. Дәріс №1.Өзін-өзі тексеру сұрақтары ЕТ дамуының кезеңдерін сипаттап бер. ЭЕМ буындарының әрқайсысының сипаттамасы қандай? ЭЕМ буындары несімен ерекшеленеді? Компьютерлер қалай топтасады? Дәріс 2. ЭЕМ мәліметтерді көрсету. ЭЕМ-ның арифметикалық негіздері. ЭЕМ-ның логикалық негіздері Мақсаты: Негізгі логикалық элементтермен танысу және алгебра логика негізі туралы түсініктерін қалыптастыру. Компьютердегі ақпараттардың берілу тәсілдерімен таныстыру. Жоспар: Вентильдер және Буль алгебрасы Буль функцияның жүзеге асырылуы Үрділердің баламалығы Интегралды үрділер Қиыстыру үрділері Арифметикалық үрділер Ақпаратты кодтау тәсілдері, компьютерде ақпараттың берілуі; Негізгі логикалық элементтер; Алгебра логикасының негіздері; Логикалық құрылымды синтездеу. Вентильдер және Буль алгебрасы Компьютерлік жүйелердің тармақталған үрдісінің ең төменінде сандың логикалық деңгей орналасқан, немесе оның аппараттык жабдықталуы. Бұл деңгейдің саласы информатика мен электротехника пәндері арқылы оқытылады. Сандық үрділерінің құрамы бірнеше жай элементтердің бірлесуімен және элементтердің түрлі комбинациялары арқылы жүзеге асырылады. Сандық үрді деп тек екі логикалық мәні бар үрдіні айтамыз. Көбінесе 0-ден 1В-қа дейінгі сигналдар бір ғана мәнді 0-ді, ал 2-ден 5 В-қа дейінгі сигналдар екінші мәнді 1-ді көрсетеді. Вентильдер деп аталатын арнайы электронды құралдар осы екі таңбалы сигналдардың әр түрлі функцияларын есептей алады. Вентильдер барлық цифрлік компьютерлердің аппараттық жабдықталуын құрайды. Қазіргі заманғы цифрлік логика транзисторлардың бинарлы ауыстырғыш сияқты өте тез жұмыс істей алатындығына негізделген. Транзистор (1.а-сурет) сыртқы ортамен үш түрлі жолмен біріктірілуі мүмкін коллектор, база және эмиттер арқылы. Егер енгізілетін кернеу Vіп қандай да бір шекті мәннен төмен болса, транзистор сөнеді де өте үлкен қарсыласудың рөлін атқарады. Бұл шығарылатын Vоиt жақын Vсс сигналына беріледі, көбінесе +5 В. Егер Vin шекті мәннен көп болса, транзистор қосылады да Vout сигналының жерге кетуін қамтамасыз етеді. (0 В) сымның рөлін атқарады. Vin 
Сурет 1. Транзисторлық инвертор (а), ЕМЕС-ЖӘНЕ вентиль (б), ЕМЕС -НЕМЕСЕ вентиль (в) Сурет 1.а) Егер кернеу төмен Viп болса, Vout жоғары және керісінше болатынын атап айтқан жөн. Бұл үрді логикалық 0-ді логикалық 1-ге және керісінше логикалық 1-ді логикалық 0-ге айналдыратын инвертор деп аталады. Резистор (сынық сызық) транзистор арқылы өтетін ток шамасын шектеу үшін қажет. Бір күйден екінші күйге өту үшін бірнеше наносекунд керек. Сурет 1.б) - суретінде транзисторлар тізбектей қосылған. Егер V1 және V2 кернеулері жоғары болса, онда екі транзистор да өткізгіш ретінде қызмет етеді де Vout мәнін төмендетеді. Егер енгізілетін кернеулердің бірінің мәні төмен болса, оған сәйкес транзистор сөнеді де шығу жолындағы кернеу жоғары болады. Сурет 1.в) - суретінде транзисторлар параллель қосылған. Егер енгізілетін кернеулердің бірінің мәні жоғары болса, оған сәйкес транзистор қосылады да шығу жолындағы кернеуді темендетеді. Егер енгізілетін кернеулердің екеуі де төмен болса, шығу жолындағы кернеу жоғары болады. Бұл үш үрді үш қарапайым вентильді құрайды. Олар ЕМЕС, ЕМЕС-ЖӘНЕ және ЕМЕС-НЕМЕСЕ. ЕМЕС вентилі инвертор деп аталады. Жоғары Vсс кернеуін логикалық 1 деп ал төменгі кернеуін логикалық 0 деп қарауға болады, сонда шығу көзіндегі мән ену мәндерінен тәуелді функция түрінде керсетіледі. Сурет 2. а)-б)-в) суреттерінде осы 3 типті вентильдердің белгішелері және әрбір үрді үшін функцияның өзгерісі келтірілген. Мұндағы А мен В енгізілетін сигналдар да, X - шығатын сигнал. Кестенің әрбір жолы шығатын сигналдардан түрлі мәндері үшін берілген енгізілетін сигналдарды анықтайды. А В Х 
Сурет 2. Негізгі 5 вентильдердің белгішелері. Әрбір вентиль үшін функцияның өзгерісі Егер шығатын сигналды (1.б-суретін қараңыз) инверторға берсе, ЖӘНЕ вентилі деп аталатын үрді шығады. Дәл осылай ЕМЕС-НЕМЕСЕ вентилі де инвертормен байланыса алады. Үрділердегі кішкене дөңгелектер инвертирлеуші шығатындар деп аталады. Сурет 2-дегі 5 вентильдер цифрлік логикалық деңгейдің негізін құрайды. Компьютерлерде кебінесе құрамына екі ғана транзистор кіретін ЕМЕС-ЖӘНЕ және ЕМЕС-НЕМЕСЕ вентильдері қолданылады. Вентильдер екіден көп ену көздерінен тұруы мүмкін. Буль алгебрасы Әр түрлі вентильдердің үйлестірілуі арқылы кұрылатын үрділерді суреттеу үшін, барлық айнымалылары мен функциялары тек 0 және 1 бірлігін кабылдай алатын Буль алгебрасы қолданылады. Буль функциясының бір немесе бірнеше айнымалылары болады және ол тек осы айнымалылардың мағынасына байланысты нәтиже шығарады. Буль функциясында п айиымалысынан тек 2п мүмкін комбинациясы ғана болғандықтан, осындай функцины 2n жолы бар кестеде толығымен сипаттауға болады. Әр бір жолда айнымалылар бірлігінің әр түрлі комбинациялары үшін функцияның мағынасы беріледі. Осындай кесте шыншылдық кестесі деп аталады. Сурет 2-де көрсетілген барлық кестелер шыншылдық кестесі болып табылады. Егер шыншылдық кестесінің жол-дарын номірлері бойынша орналастырса, онда бұл функцияны шыншылдық кестесіндегі нәтиже бағанының тік жолы бойынша салыстырғанда пайда болатын 2n -биттік екілік санмен толықтай суреттеуге болады. Сонымен. ЕМЕС-ЖӘНЕ - бұл 1110, ЕМЕС-НЕМЕСЕ -1000, ЖӘНЕ - 0001 және НЕМЕСЕ - 0111. 16 мүмкін болатын 4-биттік тізбек сәйкес келетін 2 айнымалыдан тек 16 Буль функциялар бар екені түсінікті. Сурет 3-тің а) суретінде көпшілік функциясына арналған шыншылдық кестесі берілген. Ол егер айнымалылардың көпшілігі 0‑ге тең болса, онда ол 0 бірлігін, ал егер айнымалылардың көпшілігі 1-ге тең болса, онда ол 1 бірлігін қабылдайды. Бұл функция үш айнымалыға тәуелді: М =/(А,В,С). 4 5 6 7 8 
Сурет 3. Үш айнымалыға тәуелді көпшілік функциясы үшін шыншылдык кестесі (а), үрдісі (б) Айнымалылар санының өсуіне байланысты шыншылдық кестесінің орнына көбінесе жазудың басқа түрі қолданылады. Буль функциясының бірлігін айнымалылар бірлігінің қандай комбинациялары 1 беретінін белгілеп алып, кез келген Буль функциясын анықтауға болады. Сурет 3-тің а)‑суретінде келтірілген функция үшін Буль функциясының 1 бірлігін беретін айнымалылардың 4 комбинациясы бар. Егер кіріс айнымалыларының бірлігі инверттелінетін болса, онда оның үстінде сызық койылады. Осы сызықтың болмауы айнымалының инверттелінбейтінін білдіреді. Көбейту белгісі (түсірілуі мүмкін) ЖӘНЕ Буль функциясын белгілеуге қолданылады, ал "+" белгісі НЕМЕСЕ Буль функциясын белгілеуге қолданылады. Сурет 3-тің а)-суретіндегі кестеде функция 1 бірлігін төрт жолда кабылдайды: АВС, АВС, АВС, АВС . Егер, осы төрт шарттың біреуі шыншыл болса, онда М функциясы 1 мәнін қабылдайды. Демек, оны былай жазуға болады: М = АВС + АВС + АВС + АВС Бұл - шыншылдық кестесінің шағын түрде жазылуы. Осыдан келе п айнымалыдан тәуелді функцияны максимум 2п туынды сомасымен көрсетуге болады. Осындай тұжырымдау аса маңызды, өйткені ол стандартты вентильдерді қолданумен берілген функцияны тура жүзеге асыруға алып келеді. Буль функциясы кіріс және шығыс айнымалылары, және вентильдер (мысалы: ЕМЕС, ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ) болып саналатын сигналдарды қолданатын электрондық кесте көмегімен жүзеге асырылуы мүмкін.
Берілген функция үшін шыншылдық кестесін құру; Әрбір кіріс сигналы үшін инверсияларды туғызу үшін, инверторларды қамтамасыз ету; Нәтижесі бір болатын шыншылдық кестесінің әр бір жолы үшін ЖӘНЕ вентилін салу; ЖӘНЕ вентилін сәйкес кіріс сигналдарымен қосу; Барлық ЖӘНЕ вентильдерінің шығыстарын НЕМЕСЕ вентиліне шығару. Берілген алгоритм ЖӘНЕ, ЕМЕС және НЕМЕСЕ вентильдерін пайдаланады. Бір типті вентильдерді қолданып қүру қолайлырақ болып табылады. Алдыңғы алгоритм бойынша құрылған кестелерге ЕМЕС-ЖӘНЕ – және ЕМЕС-НЕМЕСЕ вентильдері арқылы оңай езгертуге болады, өйткені кез-келген Буль функциясын тек ЕМЕС-ЖӘНЕ немесе ЕМЕС-НЕМЕСЕ вентилдерін пайдалану арқылы есептеп шығаруға болады. Ешбір басқа вентильдің бұндай қасиеттері жоқ, сондықтан кесте құрғанда көбінесе вентильдің осы екі типін пайдаланады. Үрділердің баламалығы Үрді құрған кезде оның бағасын, алатын орнын энергия шығынын төмендету үшін көп жағдайда вентиль санын азайтуға тырысады. Үрдіні жеңілдету үшін дәл сол функцияны есептеп шығара алатын, сонымен қатар вентильді азырақ қажет ететін басқа үрдіні табу қажет. жүктеу/скачать 7,44 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|