Что входит в состав эвм кратко

Обновлено: 05.07.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Тема: Общий состав и структура персональных электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и вычислительных систем.

Цель занятия: познакомить студентов с общими понятиями построения ЭВМ и изучить особенности архитектуры персональных компьютеров.

Под архитектурой ЭВМ надо понимать ту совокупность характеристик, которая необходима пользователю. Это,прежде всего, основные устройства и блоки ЭВМ, а также структура связей между ними.

Общие принципы построения ЭВМ , которые относятся к архитектуре:

структура памяти ЭВМ;

способы доступа к памяти и внешним устройствам;

возможность изменения конфигурации;

Дадим определение архитектуры: "Архитектура - это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов".

Принципы Фон-Неймана

Классические принципы построения архитектуры ЭВМ были предложены в работе Дж. фон Неймана, Г.Голдстейга и А. Беркса в 1946 году и известны как " принципы фон Неймана".

Использование двоичной системы представления данных

Авторы убедительно продемонстрировали преимущества двоичной системы для технической реализации,удобство и простоту выполнения в ней арифметических и логических операций. ЭВМ стали обрабатывать и нечисловые виды информации - текстовую, графическую, звуковую и другие, но двоичное кодирование данных по-прежнему составляет информационную основу любого современного компьютера.

Принцип хранимой программы

Первоначально программа задавалась путем установки перемычек на специальной коммутационной панели. Это было весьма трудоемким занятием. Нейман первым догадался, что программа может также храниться в виде нулей и единиц, причем в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа. Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатами вычислений.

Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру (см рис.1), которая воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ.

Устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) в современных компьютерах объединены в один блок - процессор, являющийся преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств.

Память (ЗУ) хранит информацию (данные) и программы. Запоминающее устройство у современных компьютеров "многоярусно" и включает оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и внешние запоминающие устройства(ВЗУ).

ОЗУ- это устройство, хранящее ту информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (исполняемая программа, часть необходимых для нее данных, некоторые управляющие программы).

ВЗУ -устройства гораздо большей емкости, чем ОЗУ, но существенно более медленны.

Принцип последовательного выполнения операций

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.

Принцип произвольного доступа к ячейкам оперативной памяти

Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Структура ЭВМ

Для начала рассмотрим как устройства присоединяются к друг другу.

Системный блок - центральное устройство компьютера. Остальные устройства (их называют внешние или периферийные) присоединяются к нему через разъемы и порты.

Разъемы для присоединения внешних устройств к системному блоку находятся на заднем торце системного блока. Каждый из разъемов индивидуален по своей конфигурации - перепутать кабели от периферийных устройств при подключении невозможно.

Внутри системного блока объединяющим центром является материнская плата - к ней присоединяются все устройства, в том числе процессор.

Для правильной работы с внешним устройством процессору необходим посредник - контроллер (обозначим его К) - который знает, как работать с данным устройствам.

Ряд контроллеров смонтирован сразу на материнской плате, например, контроллеры клавиатуры и дисков. Другие располагаются на специальных платах, называемых адаптерами . Адаптеры устанавливаются на материнскую плату.

Контроллер можно рассматривать как специализированный процессор, управляющий работой "вверенного ему" внешнего устройства по специальным встроенным программам обмена. Такой процессор имеет собственную систему команд. Например, контроллер накопителя на гибких магнитных дисках (дисковода) умеет позиционировать головку на нужную дорожку диска, читать или записывать сектор, форматировать дорожку и т.п. Результаты выполнения каждой операции заносятся во внутренние регистры памяти контроллера и могут быть в дальнейшем прочитаны центральным процессором.

Таким образом, наличие интеллектуальных внешних устройств может существенно изменять идеологию обмена. Центральный процессор при необходимости произвести обмен выдает задание на его осуществление контроллеру. Дальнейший обмен информацией может протекать под руководством контроллера без участия центрального процессора. Последний получает возможность "заниматься своим делом", т.е. выполнять программу дальше.

Разъемы - физическое устройство, соединяющее два устройства.

Порт - логическое устройство. Выполняет две функции:

служит "посредником" при передаче данных между компьютером и устройствами ввода/вывода.

выдает процессору сигнал прерывания, по которому начинается процесс прерывания.

Перейдем теперь к обсуждению вопроса о внутренней структуре ЭВМ, содержащей интеллектуальные контроллеры.

Из рисунка видно, что для связи между отдельными функциональными узлами ЭВМ используется общая шина ( часто ее называют магистралью ).

Шина состоит из трех частей:

шина данных, по которой передается информация;

шина адреса, определяющая, куда передаются данные;

шина управления, регулирующая процесс обмена информацией.

Описаннаю схему легко пополнять новыми устройствами - это свойство называют открытостью архитектуры . Для пользователя это означает возможность свободно выбирать состав внешних устройств для своего компьютера.

При увеличении потоков информации между устройствами ЭВМ единственная магистраль перегружается, что существенно тормозит работу компьютера. Поэтому в состав ЭВМ могут вводиться одна или несколько дополнительных шин.

Основной цикл ЭВМ

Вся деятельность ЭВМ - это непрерывное выполнение тех или иных программ, причем программы эти могут в свою очередь загружать новые программы и т.д.

Каждая команда состоит из отдельных машинных команд. Каждая машинная команда, в свою очередь, делится на ряд элементарных составных частей, которые принято называть тактами . В зависимости от сложности команд она может быть реализована за разное число тактов. Например, пересылка информации из одного внутреннего регистра процессора в другой выполняется за несколько тактов, а для перемножения двух целых чисел их требуется на порядок больше. Существенное удлинение команды происходит, если обрабатываемые данные еще не находятся внутри процессора и их приходится считывать из ОЗУ.

При выполнении каждой команды ЭВМ проделывает определенные стандартные действия:

согласно содержимому счетчика адреса команд, считывается очередная команда программы (ее код обычно заносится на хранение в специальный регистр УУ, который носит название регистра команд);

счетчик команд автоматически изменяется так, чтобы в нем содержался адрес следующей команды;

считанная в регистр команд операция расшифровывается, извлекаются необходимые данные и над ними выполняются требуемые действия.

Затем во всех случаях, за исключением команды останова или наступления прерывания, все описанные действия циклически повторяются.

После выборки команды останова ЭВМ прекращает обработку программы. Для выхода из этого состояния требуется либо запрос от внешних устройств, либо перезапуск машины.

Особенности архитектуры персональных компьютеров

По мере развития компьютеры существенно уменьшились в размерах, разработчики создали дополнительное оборудование, необходимое для их эффективного использования. ПК характеризуются открытой и совместимой с существующими стандартами архитектурой, возможностью подключения дополнительных функциональных устройств или их замену на более производительные.

Процессор (центральный процессор) — основной вычислительный блок персонального компьютера, содержит важнейшие функциональные устройства:

* Устройство управления с интерфейсом процессора (системой сопряжения и связи процессора с другими узлами машины).

Процессор - программируемое устройство обработки данных и управления работой ПК. Процессор, по существу, является устройством, выполняющим все функции элементарной вычислительной машины.

Микропроцессор - центральный процессор, выполненный на основе одной или нескольких больших (сверхбольших) интегральных схем обеспечивающих повышенную надежность и устойчивость характеристик системы. Микропроцессор характеризуется: тактовой частотой; разрядностью; архитектурой. Чем выше тактовая частота, тем выше быстродействие микропроцессора. Разрядностью микропроцессора называют максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться одновременно. Разрядность внутренних регистров микропроцессора (внутренняя длина слова) играет определяющую роль в принадлежности микропроцессора к тому или иному классу.

Оперативная память — запоминающее устройство, используемое для оперативного хранения и обмена информацией с другими узлами машины. Устройства памяти характеризуются следующими основными показателями: быстродействием (временем доступа); емкостью. Увеличение емкости основной памяти в два раза, помимо всего прочего, увеличивает эффективную производительность ПК при решении сложных задач (когда ощущается дефицит памяти) примерно в 1,7 раза.

Каналы связи ( внутримашинный интерфейс) служат для сопряжения центральных узлов ПК с ее внешними устройствами. Техническую связь и взаимодействие всех устройств между собой осуществляет интерфейс-системная шина, которая представляет собой совокупность каналов передачи электрических сигналов. Каждая линия шины имеет определенное назначение: одна группа служит для передачи данных, другая - для передачи управляющих сигналов.

Внешние устройства обеспечивают эффективное взаимодействие ПК с окружающей средой: пользователями, объектами управления, другими машинами. В состав внешних устройств обязательно входят внешняя память и устройства ввода-вывода. Внешние запоминающие устройства являются важной составной частью ПК, обеспечивая долговременное хранение программ и данных на различных носителях информации. Внешняя память ПК может быть представлена в виде накопителей на: магнитных и оптических дисках, на магнитной ленте. Существенным недостатком описанных видов внешней памяти является использование механических устройств. Порты ввода-вывода предназначены для временного размещения данных, передаваемых в центральную часть компьютера из внешних устройств или выводимых из центральной части в эти устройства. Имеются также порты общего назначения, к которым могут подсоединяться различные дополнительные внешние устройства.

Контрольные вопросы.

Что такое архитектура ЭВМ?

Какие Вам известны общие принципы построения ЭВМ?

Перечислите принципы Фон-Неймана

Перечислите состав системного блока

Что такое контроллер?

Перечислите контроллеры, смонтированные на материнской плате

Что такое разъем и его назначение?

Что такое порт, и какие функции он выполняет?

Что такое микропроцессор?

Какими показателями характеризуется оперативная память?

Что относится к внешним устройствам и их назначение?

Структура типовой ЭВМ.

В общем случае структуру вычислительной машины можно представить в следующем виде:

АЛУ – предназначено для выполнения арифметических и логических преобразований над данными определенной длины.

Память - предназначена для хранения информации (данных и программ). Часто состоит из оперативной памяти и внешнего запоминающего устройства.

Как правило, данные, к которым может обращаться АЛУ находятся в ОП

ВЗУ – используется для долговременного хранения данных

Управляющее устройство - автоматически без участия человека управляет вычислительным процессом, посылая сигналы всем устройствам для реализации определенных действий (например, для выполнения определенной операции АЛУ).

УУ в своей работе руководствуется программой. Программа состоит из команд, каждая из которых, определяет какое либо действие и операнд. Программа в свою очередь основывается на алгоритме решения поставленной задачи.

Такой способ управления процессом решения задачи называется принципом программного управления.

Как правило, программы хранятся также в ОП наравне с данными. При этом перед выполнением программы собственно программа и данные должны быть помещены в ОП. Чаще всего это происходит через устройство ввода информации (клавиатура, диск). Команды выполняются в порядке следования в программе кроме команд перехода.

Устройства вывода служат для выдачи информации, результатов (например, на дисплей, принтер).

Пульт управления используется оператором для контроля хода выполнения программ и возможно для его прерывания (в ПЭВМ - отсутствует).

Решение задач с помощью ЭВМ представлено на рисунке:

Блок схема типовой ЭВМ.

Взаимосвязь аппаратных и программных средств ЭВМ.

Поскольку в основу принципа работы ЭВМ положен принцип программного управления, то это означает, что для решения задачи в ЭВМ используются средства двух видов: аппаратные и программные.

Структура системного программного обеспечения ЭВМ.

Операционная система - вычислительная и центральная часть ПО: управление вычислительным процессом, планирование работы, распределения ресурсов ЭВМ, автоматизация процессов подготовки программ и организация их выполнения, облегчение общения оператора с ЭВМ.

Пользователь не может напрямую общаться с аппаратными ресурсами. Эту задачу берет на себя ОС.

Программа технического обслуживания - для проверки оборудования, диагностики, тестирования.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Тема: Общий состав и структура персональных электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и вычислительных систем.

Общие принципы построения ЭВМ , которые относятся к архитектуре:

структура памяти ЭВМ;

способы доступа к памяти и внешним устройствам;

возможность изменения конфигурации;

Принципы Фон-Неймана

Использование двоичной системы представления данных

Принцип хранимой программы

ВЗУ -устройства гораздо большей емкости, чем ОЗУ, но существенно более медленны.

Принцип последовательного выполнения операций

Принцип произвольного доступа к ячейкам оперативной памяти

Структура ЭВМ

Для начала рассмотрим как устройства присоединяются к друг другу.

Разъемы - физическое устройство, соединяющее два устройства.

Порт - логическое устройство. Выполняет две функции:

служит "посредником" при передаче данных между компьютером и устройствами ввода/вывода.

выдает процессору сигнал прерывания, по которому начинается процесс прерывания.

Перейдем теперь к обсуждению вопроса о внутренней структуре ЭВМ, содержащей интеллектуальные контроллеры.

Шина состоит из трех частей:

шина данных, по которой передается информация;

шина адреса, определяющая, куда передаются данные;

шина управления, регулирующая процесс обмена информацией.

Основной цикл ЭВМ

При выполнении каждой команды ЭВМ проделывает определенные стандартные действия:

счетчик команд автоматически изменяется так, чтобы в нем содержался адрес следующей команды;

Особенности архитектуры персональных компьютеров

Контрольные вопросы.

Что такое архитектура ЭВМ?

Какие Вам известны общие принципы построения ЭВМ?

Перечислите принципы Фон-Неймана

Перечислите состав системного блока

Что такое контроллер?

Перечислите контроллеры, смонтированные на материнской плате

Что такое разъем и его назначение?

Что такое порт, и какие функции он выполняет?

Что такое микропроцессор?

Какими показателями характеризуется оперативная память?

Что относится к внешним устройствам и их назначение?

Электронно-вычислительная машина состоит из многих частей. Самые важные (без них компьютер не получится) это: процессор, оперативная память, ПЗУ (BIOS), ВЗУ (жёсткий диск). Также не маловажны устройства ввода/вывода (клавиатура, монитор, принтер и др.). Все эти выше упомянутые устройства (элементы) крепятся или подключаются к материнской плате, на которой имеются специальные (PS\2,COM,LPT, слоты для процессора и ОЗУ) или универсальные выводы (USB, слоты PCI). Информация передаётся на выводы через контроллер ввода/вывода, который контролирует потоки информации. С ним же соединён BIOS, который хранит все настройки машины. На этот контроллер информация приходит по шине (интерфейсу) ввода/вывода, которая подключена к контроллеру памяти. Интерфейс вв/выв соединяет центральную часть машины с внешней.

К контроллеру памяти подключены основные части машины: ОЗУ, графический порт и через шину процессора подключен центральный процессор.

Рисунок 1. Структурная схема современной ЭВМ.

ЭВМ характеризуется различными параметрами, такие как:

· объём внутренней памяти (байты, регистры) – влияет на производительность и быстродействие машины

· объём оперативной памяти (байты, Кбайты…) – влияет на производительность и быстродействие машины, на разрядность шины адреса.

· количество способов адресации

· количество выполняемых операций – влияет на способность выполнять больше операций

· пропускная способность (разрядность) различных шин – влияет на производительность и быстродействие машины

· тактовая частота процессора – влияет на производительность и быстродействие машины

Вопрос № 2

Интерфейсы ПЭВМ IBM классификация интерфейсов. Дать определение шин. Охарактеризовать шины в зависимости от их назначения, разрядности и направленности.

Шина – канал связи, по которому внутри ПК передаётся информация. В ЭВМ различают несколько основных типов шин:

· Шина ввода/вывода – основная системная шина

Шина процессора используется для передачи информации между микропроцессором и Кэш-памятью. Шина работает на той же тактовой частоте, что и микропроцессор. Для определения скорости передачи данных по шине процессора надо умножить ширину (разрядность) на тактовую частоту шины (она равна тактовой частоте микропроцессора). Например: 64 МГц * 64 бит = 4224 Мбит/с, 4224Мбит/с : 8 = 528 Мбайт/с. Эта скорость также называется полосой пропускаемости шины. Примеры шин процессора в различных типах ЭВМ: В ЭВМ с 486-ым микропроцессором шина процессора содержит 32 линии адреса, 32 линии данных и несколько линий управления. В ПК с микропроцессором Pentium – 64 линии данных, 32 линии адреса и соответствующее количество линий управления.

Шина памяти предназначена для передачи информации между оперативной памятью и микропроцессором. Для её построения используют специализированные микросхемы, осуществляющие передачу информации между микросхемами МП и ОП. Информация по этой шине передаётся с меньшей скоростью, чем по шине процессора, так как микросхемы памяти не могут записывать и воспроизводить информацию с такой скоростью как МП.

Локальная шина предназначена для передачи информации между ЭВМ и каким-то одним типом периферийного устройства. Например: под видеокарту на материнской плате используют только один тип интерфейса и слот, в который кроме видеокарты больше ничего нельзя вставить. Этот интерфейс локальный и имеет своё название AGP 8х.

Вопрос № 3

Классификация и характеристики запоминающих устройств ЭВМ. Внутренняя, внешняя и постоянная память. Иерархическая структура запоминающих устройств. Пояснить принцип работы запоминающих устройств в зависимости от назначения.

Вопрос № 4

Рисунок 2. Структурная схема.

Назначение узлов и блоков

Узел ЦП включает МП, который управляет работой всех узлов ПЭВМ, обеспечивает чтение информации из ОП, обработку записи информации и записи результата в память. В него входит схема синхронизации, постоянная память и схема управления режимами работы ПЭВМ.

Узел ОП объединяет схему управления доступом к памяти и ОЗУ ёмкостью 128кБ.

Узел дисплейный контроллер (ДК) обеспечивает считывание информации из ОП, преобразует её в соответствии с требуемым режимом отображения и формирует изображение на экране.

1) Внутренний – реализует обмен информацией между ЦП, ОП и встроенным интерфейсом ввода-вывода.

2) Встроенный интерфейс обеспечивает подключение к ПЭВМ внешних устройств.

Функционально сигналы внутреннего интерфейса разделяются на три типа: шина данных (8 линий), шина адреса (16 линий) и шина управления и синхронизации (16 линий).

Принцип работы

Оперативная память связана с ДК также как и ЦП. Шина Адреса ДК и Шина Данных ДК по Шине Адреса от ДК к ОП передается 16-ти разрядный код адреса, сформированный в ДК, а по Шине Данных ДК из ОП в ДК поступают 16-разрядные коды данных, которые после соответствующей обработки выводятся на экран монитора. ДК только считывает информацию из ОП, таким образом, к информации, хранящейся в ОП, имеют доступ два пользователя: ЦП и ДК.

Технические характеристики

ü Адресное пространство 64 КБ

ü Информационная шина 8 бит (параллельная, двунаправленная)

ü Адресная шина 16 бит (параллельная однонаправленная)

ü Количество выполняемых команд 56

ü Количество способов адресации 13

ü Напряжение питания +5 В

ü Тактовая частота 1,021 МГц

ü Прерывания – 2 типа (маскируемое и немаскируемое)

ü Быстродействие – более 500000 коротких операций в секунду и более 340000 длинных операций в секунду

Вопрос № 5

Вопрос № 6

Вопрос № 7

Вопрос № 8

Вопрос № 9

Вопрос № 10

Дать определение операций логического умножения, логического сложения, операции Пирса, операции Шеффера. Привести условное обозначение логических элементов и примеры их использования при построении узлов ЭВМ.

Дизъюнкция (логическое сложение), (ИЛИ).Функция истинна, если истинна хотя бы одна из переменных. Данная функция реализуется логическим элементом, называемым дизъюнктором. Дизъюнктор может иметь два и более (до восьми) входов.

Конъюнкция (логическое умножение), (И).Функция истинна только в том случае, когда все переменные истинны. Эта функция реализуется логическим элементом, который называется конъюнктором. Конъюнктор имеет два и более входов.

Отрицание конъюнкции, (И-НЕ).Функция ложна тогда, когда все переменные истинны. Эта функция называется И-НЕ и реализуется элементом Шеффера (элементом И-НЕ). Элемент Шеффера может иметь два и более входов. Количество входов указывается в обозначении логического элемента, например, 2И-НЕ; 4И-НЕ; 8И-НЕ.

Отрицание дизъюнкции. Функция ложна тогда, когда хотя бы одна из переменных истинна. Такая функция реализуется логическим элементом, который называется элементом Пирса (элементом ИЛИ-НЕ). Элемент Пирса может иметь два и более входов.

Логические элементы, как простые, так и сложные, используются для построения более сложных функциональных узлов и логических схем. При этом выделяются три основных базиса (набора логических элементов), позволяющих построить любую сколь угодно сложную схему, реализующую любую сколь угодно сложную логическую или арифметическую функцию. Первый (основной) базис логических элементов – И, ИЛИ, НЕ, т.е. содержащий элементы: конъюнктор, дизъюнктор и инвертор. Второй базис – И-НЕ, в который входят элементы Шеффера. Третий базис – ИЛИ-НЕ, содержащий элементы Пирса.

Дешифраторы строятся на элементах И, имеющих такое количество входов сколько и информационных входов дешифратора. (Рисунок 8)

Однотактные асинхронные триггеры строятся на логических элементах, имеющих не менее двух входов и инвертирующих выходной сигнал. Следовательно, для построения триггера пригодны элементы Шеффера (элементы И-НЕ) и элементы Пирса (элементы ИЛИ-НЕ). (Рисунок 7)

Вопрос №12. Дать определение мультиплексора в зависимости от его назначения. Составить схему мультиплексора на логических элементах и пояснить принцип её действия. Привести условное обозначение мультиплексора на электрических схемах.

Мультиплексоры—это узлы, преобразующие параллельные цифровые коды в последовательные. Они имеют несколько информационных и адресных входов, вход для подачи синхронизирующего сигнала и один выход. Каждому из информационных входов мультиплексора присваивается номер, называемый адресом. При подаче синхронизирующего сигнала мультиплексор подключает один из входов, адрес которого задаётся двоичным кодом на адресных входах, к выходу. Таким образом, подавая на адресные входы адреса информационных входов, можно передавать параллельные коды с этих входов на выход в последовательном коде.

Мультиплексор является логическим переключателем. Он имеет один выход и несколько (2 n ) входов. Выбор входа, который соединяется с выходом, осуществляется специальными сигналами, называемыми адресными. Количество адресных входов - n. Мультиплексор, как правило, синхронный, т.е. входной сигнал передается на выход только при активном уровне сигнала синхронизации (управления).

Сигнал С—синхронизирующий, если он равен 0, на выходе мультиплексора будет также 0, т.к. если на элемент И поступает хотя бы один 0, то на выходе элемента получается 0. сигналы D0, D1, D2, D3—информационные. Сигналы А и В—адресные, нужны для выбора входа, который необходимо соединить с выходом. Если оба сигнала равны 0, то проходя через инверторы эти сигналы становятся равны 1, затем сигналы поступают на элемент И1, т.к. оба сигнала имеют высокий уровень напряжения,=>, сигнал с выхода И1 будет зависеть от сигнала D0, на все остальные элементы И будет поступать хотя бы один 0. Затем все сигналы с выходов И поступают на элемент ИЛИ. Если сигнал D0 равен 1, то на выходе формируется 1, если нет, то 0.

Условное обозначение мультиплексора, где: D0, D1, D2, D3—информационные входы, A0, A1—адресные входы, С—вход синхронизации.

Вопрос №14. Дать определение счётчика импульсов. Нарисовать схему трёхразрядного двоичного счётчика импульсов и пояснить принцип её действия. Привести условное обозначение счётчика импульсов на электрических схемах.

Счетчик – это функциональный узел, осуществляющий счет импульсов и хранение кода числа подсчитанных импульсов. Свойства счетчика характеризуется коэффициентом пересчета (К_сч) – величиной указывающей количество его устойчивых состояний.

Другими параметрами счетчика являются: разрешающая способность, максимальное быстродействие и информационная емкость.

Условное обозначение счётчика импульсов на электрических схемах.

Вопрос №15. Устройство управления ЭВМ. Структурная схема. Назначение узлов.

Выполнение команды центральным устройством управления (ЦУУ) процессора проводится обычно в такой последовательности:

-выборка команды из ОП;

-формирование исполнительных адресов операндов по информации, содержащейся в коде команды;

-выборка операндов из ОП;

-выполнение действий в арифметическо-логических блоках;

-отсылка результата выполнения операции в ОП.

Все действия, связанные с преобразованием кодов команд в наборы управляющих сигналов (УС) и исполнительные адреса, выполняются непосредственно в ЦУУ. В ЦУУ входят:

1. Блок выборки команд и данных(БВКиД). Он предназначен для приёма команды, хранения ёё до окончания операции, расшифровки кода операции, модификации адресов, формирования адреса следующей команды, выдачи адресов операндов и следующий команды в ОЗУ, для хранения кодов операндов, принимаемых из ОЗУ и выдача в ОЗУ адреса, по которому производится запись результата выполнения операции.

2. Блок центрального управления(БЦУ). Вырабатывает необходимую последовательность УС при выполнении каждой команды программы для АЛУ и других устройств ЭВМ.

3. Пульт управления(ПУ). Обеспечивает управление работой ЭВМ со стороны оператора, визуальный контроль состояния отдельных устройств и проведение профилактических мероприятий.

4. Блок прерываний(БП). Служит ля реализации запросов на прерывание в соответствии с их приоритетами.

5. Блок управления ОП(БУОП). Обеспечивает обмен информации с ОП не только процессором, но и всеми каналами ввода-вывода(КВВ).

6. Блок защиты памяти(БЗП). Предназначен для предотвращения искажения любой информации, хранящейся в ОП, по записи и её возможного искажения вследствие возможных ошибочных обращений к ОП при считывании.

7. Блок внешних связей(БВС). Обеспечивает обмен управляющей информацией с другим процессором при построении и работе мультипроцессорной системы.

8. Блок таймеров(БТ). Служит для подсчёта временных интервалов и управления работой процессора в системе по принимаемым временным соотношениям.

9. Блок синхронизации(БС). Обеспечивает жёсткую синхронизацию работы всех блоков и устройств процессора.

Вопрос №16. Дать определение регистра. Нарисовать схему запоминающего регистра и пояснить принцип её действия. Привести условное графическое обозначение запоминающего регистра на электрических схемах.

Регистром называется функциональный узел, предназначенный для записи, хранения и выдачи многоразрядного кода двоичного числа. Регистр хранения информации принимает и выводит код только в параллельном формате и не преобразует код. В большинстве случаев регистры хранения строятся на D-триггерах.

На вход регистра подаётся код числа в двоичном формате. Приём кода происходит при поступлении синхроимпульса С на вход регистра. При поступлении сигнала С триггеры в регистре переключатся в нулевое или единичное состояние, в зависимости от сигналов D₀, D₁, D₂, D₃, и будут находится в этом состоянии до прихода очередного синхроимпульса и изменения информационных сигналов.

Условное графическое обозначение регистра на электрических схемах.

Вопрос №18. Дать определение дешифратора в зависимости от его назначения. Составить схему дешифратора на логических элементах. Пояснить принцип действия дешифратора и привести его графическое изображение на электрических схемах.

Вопрос №36, Дать определение сумматора в зависимости от его назначения. Нарисовать схему полного четырехразрядного сумматора и пояснить принцип ее действий. Построить схему сумматора на логических элементах.

Сумматором называется функциональный узел, выполняющий операцию арифметического сложения двух двоичных чисел. Простейшим является одноразрядный неполный сумматор, который называется полусумматором. Он имеет два входа, на которые подаются электрические сигналы (уровни напряжения), соответствующие значениям данных разрядов (ai, bi) суммируемых чисел. Выходов у полусумматора тоже два. На одном выдается результат суммы (Si), а на другом – результат переноса из данного разряда в следующий (Pi+1) (Рис. 28).

Рис. 28. Электрическая схема полусумматора и его условное графическое обозначение.

Поскольку у полусумматора только два входа, то его нельзя применять в случае, когда возникает перенос из младшего разряда в данный, т.к. нет входа, на который можно подать сигнал переноса. В большинстве случаев применяется полный одноразрядный сумматор, имеющий три входа (ai, bi, pi) и два выхода (Si и Pi+1). Полный сумматор строится на полусумматорах с применением логических элементов. (Рис. 29). Следует обратить внимание на то, что все три входа сумматора равнозначны, т.е. не имеет значение на какой вход подавать сигнал переноса, а на какие – разряды чисел.

Рис. 29. Электрическая схема полного одноразрядного сумматора и его условное графическое обозначение

Для сложения многоразрядных двоичных чисел применяются многоразрядные сумматоры, которые строятся на одноразрядных, причем выход переноса сумматора младшего разряда соединяется со входом сумматора старшего разряда. Многоразрядные сумматоры применяются для построения арифметико-логических устройств процессоров и сопроцессоров.

Рис. 30. Электрическая схема многоразрядного (четырехразрядного) сумматора и его условное графическое обозначение.

Архитектура ЭВМ

Теоретические вопросы:

Вопрос № 1