№2. Тема №1. Урок базовые логические элементы. Замечание 1

Домашнее задание: Придумать логические выражения для 3 высказываний с результатом в 1, 2, 3, 4 нуля и 7, 6, 5, 4 единиц соответственно.

РАЗДЕЛ №2. ТЕМА №1. УРОК 2. Базовые логические элементы.

ЗАМЕЧАНИЕ 1. Существует 5 основных базовых логических элементов (цифровых схем): НЕ, И, ИЛИ, НЕ-И, НЕ-ИЛИ. С их помощью можно реализовать любое логическое выражение.

1. Элемент НЕ

А
0	1
1	0

^ 2. Элемент НЕ-И

А	В
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

^ 3. Элемент НЕ-ИЛИ

ЗАМЕЧАНИЕ 2. Базовые логические элементы производятся и продаются в модулях, которые называются интегральными схемами или микросхемами.


Домашнее задание: Реализовать цифровые схемы И и ИЛИ.

РАЗДЕЛ №2. ТЕМА №1. УРОК 3. Базовые логические элементы.
План реализации цифровой схемы для любого логического выражения.

1. 
   Составить таблицу истинности логического выражения.
   
2. 
   Обеспечить на каждое высказывание А, В, С инвектор (отрицание) , , .
   
3. 
   Для каждой строчки таблицы истинности с результатом 1 сделать вывод оказавшихся высказываний в схему И.
   
4. 
   Вывести выходы всех схем И во вход схемы ИЛИ.
   
5. 
   Выход схемы ИЛИ и есть искомое логическое выражение.
   

А	В	С
0	0	0	1
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	0
1	1	0	1
1	1	1	0

РАЗДЕЛ №2. ТЕМА №2. УРОК 2. Шины.
Магистраль можно представить как пучок проводов, к которому подключены все модули. Любой модуль ЭВМ, посылая электрические сигналы, может передавать информацию другим модулям.
ЗАДАЧА ШИНЫ: Сопряжение между модулями ЭВМ.
ХАРАКТЕРИСТИКИ: 1. Пропускная способность.

2. Количество обслуживаемых устройств.
КЛАССИФИКАЦИЯ: 1. Многосвязный интерфейс (Каждый модуль ПК связан с прочими своими локальными проводами. Это простейшие машины).

2. Односвязный интерфейс (Все модули связаны через 1 общую шину).
Как происходит обмен информации?

а) Куда передать информацию? Для этого служит ШИНА АДРЕСА. Шина адреса – однонаправленная (микропроцессор решает вопрос о выборе устройства, которому посылается информация, и посылает ему по шине адреса об этом уведомление). Разрядность шины (количество проводов) определяет объем адресного пространства (V=2^I, где V - объем адресного пространства, I – разрядность шины).

б) Какую передать информацию? Для этого служит ШИНА ДАННЫХ. Шина данных – двунаправленная. Разрядность шины определяет максимальную порцию информации, которую может считать или записать устройство за 1 такт.

в) Характер информации. Для этого служит ШИНА УПРАВЛЕНИЯ. Шина управления указывает характер записи, синхронизирует обмен и т.д.
ВИДЫ ШИН: Системная (материнская) плата; адаптеры; шлейфы.

Так как быстродействие различных модулей может быть различна, то между ними устанавливаются специальные схемы – ЧИПСЕТЫ (северный мост и южный мост).



СЕВЕРНЫЙ МОСТ – связывает микропроцессор и оперативную память с другими устройствами.
ЛОКАЛЬНАЯ ШИНА (PCI, VLB) – специальная шина, обслуживающая небольшое число устройств определенного класса.
ЮЖНЫЙ МОСТ – связывает северный мост с периферией.
ШИНА РАСШИРЕНИЙ (ISA, EISA) – шина общего назначения, может включать большое число устройств.

РАЗДЕЛ №2. ТЕМА №2. УРОК 3. Микропроцессор.
Микропроцессор – устройство, выполняющее алгоритмическую (с помощью специальных команд, хранящихся в ПЗУ) обработку информации. Микропроцессор представляет собой отдельную интегральную схему.
ЗАДАЧИ: 1. Выполнение арифметических и логических операций.

2. Управление модулями ПК.
ХАРАКТЕРИСТИКИ: 1. Разрядность.

2. Тактовая частота.
КЛАССИФИКАЦИЯ: 1. CISC – архитектура с полным набором команд.

2. RISC – архитектура с упрощенным набором команд.

3. MISC – архитектура с минимальным набором команд.

4. WISC – архитектура с изменяемым набором команд.
Устройство МП.

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ СОПРОЦЕССОР		Выполняет арифметические операции.		Интерфейсная часть МП. Главный параметр – разрядность. Разрядность МП уточняют – пишут 64/36, что означает наличие у МП 64-разрядной шины данных и 36-разрядной шины адреса.
АРИФМЕТИЧЕСКО- ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО		Выполняет арифметические и логические операции.
МИКРО ПРОЦЕССОРНАЯ ПАМЯТЬ		Хранит информацию на ближайшие 1-2 такта.
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ		Управляет работой устройств.
ГЕНЕРАТОР ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ		Генерирует электрические импульсы. Главный параметр – тактовая частота.

Алгоритм работы МП.

ВЫБОРКА – счетчик команд получает номер команды, а устройство управления выбирает ее. ДЕКОДИРОВАНИЕ – устройство управления декодирует выбранную команду. ИСПОЛНЕНИЕ – устройство управления исполняет команду. ВОЗВРАТ – возвращение к счетчику команд.

Схема сумматора.

Способы увеличения производительности МП. Использование математического сопроцессора. Использование 2, 4 и т.д. АЛУ (многоядерная технология). Параллелизм. Параллелизм команд. Конвейер Суперскалярный Параллелизм МП. Конвейер Векторные Матрица.

РАЗДЕЛ №2. ТЕМА №2. УРОК 4. Память.
Память – физическое устройство или среда для хранения данных в течение определённого времени.
ЗАДАЧИ: 1. Хранение информации.

2. Оперативный обмен информацией.
ХАРАКТЕРИСТИКИ: 1. Быстродействие.

2. Информационная емкость (объем).

3. Энергозависимость (энергозависимая память теряет свое содержимое после отключения питания).

ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПАМЯТИ:

Регистр находится в МП. КЭШ находится между МП и ОЗУ. Внутренняя память – это ПЗУ, ОЗУ. Внешняя память – это магнитные диски, оптические диски, флэш и т.д. По мере продвижения вниз по круглоиде возрастают 2 параметра: Увеличивается время доступа к памяти. Увеличивается объем памяти.

Устройство внутренней памяти.

Память состоит из ячеек, каждая из которых имеет свой адрес. Количество ячеек в одном адресе может принимать различные значения: 8, 16, …, 64. Для хранения информации используют триггеры, схема которого приведена на рисунке.

Типы внутренней памяти (ОЗУ).
Основная (стандартная) область памяти – CMA.

В эту память загружается таблица векторов прерываний. Она хранит различные данные из BIOS, а также могут загружаться некоторые 16-разрядные программы DOS. Область памяти занимает 640 Кбайт.
Верхняя область памяти –UMA.

Эта память служит для размещения информации об аппаратной части компьютера, в нее загружается информация о видеопамяти, загружаются различные программы BIOS-адаптеров, а также резервируется область памяти для BIOS. Область памяти занимает 384 Кбайт.




Высокая область памяти – HMA .

Это небольшая область памяти (около 64 Кбайт), появившаяся при переходе на процессоры Intel 80286 и решающая некоторые проблемы совместимости.




Дополнительная (расширенная) область памяти – XMA.

В эту дополнительную область памяти загружаются все оставшиеся приложения, работающие на компьютере. Объём этой области зависит от объёма оперативной памяти, установленной на компьютере.