81

Лекция 1.

Введение.

Современная электронная вычислительная машина (ЭВМ) ─ это сложный комплекс аппаратуры и программного обеспечения. Аппаратура состоит из нескольких конструктивно выделенных блоков: системный блок , монитор, клавиатура, мышь. Это основной набор блоков. Системный блок ─ основной блок и включает в себя несколько конструктивных элементов. Основой процессорного блока является так называемая “материнская плата” ,на которой расположены все электронные компоненты ЭВМ. Помимо “материнской” платы в системном блоке находятся: блок питания, дисковод жестких дисков, дисковод гибких дисков, основные “карты” ─ печатные платы на которых расположены контролеры периферийных устройств. Карты устанавливаются в разъёмы (слоты) подключенные к системной шине.

На материнской плате расположены все электронные компоненты, формирующие собственно персональную ЭВМ в соответствии с шинной архитектурой. Каждое электронное устройство предназначено для выполнения определенных функций. Достижение этих функций возможно с использованием различных схемотехнических решений, что хорошо прослеживается на различных поколениях персональных ЭВМ. Так, первые персональные ЭВМ строились на процессорах типов 8086, 8088 и россыпи интегральных микросхем типа ТТЛ или ТТЛШ . Современные РС строятся на наборах сверхбольших интегральных схем (СБИС).

1. Цели и задачи дисциплины.

При чтении дисциплины ставятся.

Цели:

-- научить студентов читать и анализировать работу принципиальных электрических схем блоков и узлов ЭВМ,

-- научить простейшим методам и приемам проектирования блоков и узлов ЭВМ.

Задачи:

-- ознакомить студентов с принципами построения и методами анализа простейших блоков и узлов ЭВМ (триггеры, счетчики, регистры и др.),

-- ознакомить с функциональным составом современных серий интегральных микросхем,

-- ознакомить с методами машинного схемотехнического проектирования.

2. Связь с другими дисциплинами и необходимый уровень подготовки.

Изучение дисциплины “Схемотехника ЭВМ” требует определенного уровня подготовки студента. Каждый студент должен предварительно изучить следующие дисциплины: “Электротехника”, “Электроника”, “Арифметические и логические основы ЦВМ”. По указанным дисциплинам студент должен знать основные законы и уметь применять их, знать физику работы электрических и электронных схем, знать законы алгебры логики и уметь применять их для построения логических функциональных схем.

“Схемотехника ЭВМ” является основой для изучения дисциплин: “Основы проектирования микропроцессорных устройств”, “Теория и проектирование ЭВМ”.

Лекция 2.

3. Кодирование логической и двоичной информации электрическими сигналами.

Логическое проектирование цифровых вычислительных машин(ЦВМ) широко использует методы алгебры логики, которая оперирует понятиями -- логическая переменная и логическая функция. Эти понятия, по определению, могут иметь только два значения -- истинно или ложно. С целью упрощения приняты обозначения: истинно - 1, ложно - 0.

Арифметическими основами построения ЦВМ является применение двоичной позиционной системы счисления, в которой для обозначения количеств имеются только две цифры - 0 и 1.

Таким образом, при построении ЦВМ возникает необходимость отобразить (закодировать) только два значения 0 и 1 электрическими сигналами, что существенно упрощает задачу кодирования и повышает надежность считывания и передачи информации.

Значения логических и арифметических переменных в большинстве случаев кодируются электрическим напряжением. При этом используются, в основном, две системы кодирования: потенциальная , импульсная. Потенциальная система использует для кодирования двух значений переменных различные уровни (величины) электрических напряжений. Так в ТТЛ системах для кодирования “0” используют диапазон уровней напряжения от 0В до 0,8В, а для “1” -- 2,4-5В. Диапазон напряжений 0,8-2,4В --запрещенный. Если при кодировании выбрано, что “1” отображается более высоким уровнем напряжения чем “0”, то система кодирования называется -- положительная логика, в противном случае -- отрицательная логика.

Импульсная система предусматривает кодирование “1” наличием импульса напряжения, а “0” отсутствием импульса, но считывание должно производиться в четко определенные моменты времени, при этом к импульсу напряжения не предъявляют жестких требований ни по уровню импульса ни по его длительности.