- •1.1 Базовые понятия и принципы организации
- •1.1.1 Аналоговые и цифровые сообщения
- •1.1.2 История развития цифровой вычислительной техники
- •1.1.3 Схемотехнические основы цифровой техники
- •Функциональные узлы
- •1.1.4 Упрощенная схема вычислительной системы
- •1.1.5 Иерархия устройств памяти эвм
- •1.2 Архитектура центрального процессора
- •1.2.1 Архитектура одноаккумуляторного процессора
- •1.2.2 Организация ветвлений
- •1.2.3 Стековая память
- •1.2.4 Синхронизация выполнения машинной команды. Машинные циклы. Циклы команд
- •1.2.5 Архитектура регистровых процессоров
- •1.2.6 Risc и cisc архитектуры процессоров
- •1.2.7 Архитектура процессора к1810вм86 (i8086)
- •1.3 Система команд эвм
- •1.3.1 Адресность и форматы команд
- •1.3.2 Типы операции. Классификацию команд по типам операций можно провести, разделив их на пять основных групп:
- •1.3.3 Способы адресации
- •1.4 Два способа алгоритмической организации ввода/вывода
- •1.4.1 Система прерывания программ эвм
- •1.4.2 Пересылки по прерыванию
- •1.4.3 Организация приоритетных прерываний
- •1.4.4 Контроллерный обмен
- •1.5 Интерфейсы вычислительных систем
- •1.5.1 Принципы организации внутрисистемного интерфейса
- •1.5.2 Два типа межмодульных связей
- •1.5.3 Особенности интерфейса периферийных устройств
- •1.5.4 Классификация режимов обмена интерфейса второго уровня
1.1 Базовые понятия и принципы организации
1.1.1 Аналоговые и цифровые сообщения
процесс функционирования технического объекта связаны с передачей и преобразованием информации. Наука, изучающая эти процессы, называется кибернетикой. Рассматривая только технические проблемы представления, передачи, хранения и преобразования информации, мы называем эту часть кибернетики информатикой, а её методы и средства - информационными технологиями. Информация, воплощенная и зафиксированная в некоторой материальной форме, называется сообщением.
Сообщения подразделяются на:
Аналоговые (непрерывные) – физическая величина (электрического ток, напряжение, температура и др.), изменения которой отражают протекание рассматриваемого процесса.
Цифровые (дискретные) - составлены из конечного набора элементов одной природы, например, электрические импульсы. Передача и обработка дискретных сообщений сводятся к работе с числовой информацией.
Вычислительные машины делятся на 3 категории:
а) цифровые (ЦВМ)
Цифровые вычислительные машины - вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной (цифровой) форме.
Их преимущества заключаются в возможности восприятия и обработки сообщений любого типа (универсальность) и наличии памяти для больших объемов информации.
б) аналоговые (АВМ)
Аналоговые вычислительные машины преобразуют непрерывные сигналы электрического тока, которые могут принимать любые значения в некотором диапазоне и изменяться в произвольные моменты времени. Скорость решения задач очень высока и изменяется по желанию оператора. Однако точность решения задач относительно низка, а оперативная память для данных достаточного объема отсутствует.
в) гибридные (ГВМ) – вычислительные машины комбинированного действия, совмещают достоинства АВМ и ЦВМ.
1.1.2 История развития цифровой вычислительной техники
Привязка поколений вычислительных машин к временным периодам весьма условна. В основном она опирается на время массового выпуска наиболее характерных для данного поколения серий машин. Нужно иметь в виду, что новые свойства всегда зарождаются в предыдущем поколении, где на отдельных экземплярах ЭВМ проходят «обкатку».
1.1.3 Схемотехнические основы цифровой техники
Общая характеристика интегральных схем (ИС)
Интегральная схема – законченная электрическая схема, которая создается на маленьком кристалле кремния. Микросхема создается при помощи фотопечати, травления и напыления. Основной характеристикой ИС является степень интеграции – количество управляемых вентилей на один корпус (кристалл).
По степени интеграции ИС делятся на:
МИС (малой степени интеграции) содержат один или несколько функциональных элементов (логическая функция, триггер)
СИС (схемы средней степени интеграции) реализуют целый функциональный узел на нескольких десятках вентилей (регистр, счетчик, дешифратор)
БИС (большие интегральные схемы) имеет степень интеграции 100-10000 вентилей/корпус и содержит один или несколько функциональных блоков (блоки памяти).
СБИС (сверхбольшие интегральные микросхемы)- функциональные устройства, такие как, устройство управления (УУ), микропроцессор. Степень интеграции 10 тыс.-1 млн. вентилей/корпус.
УБИС (ультрабольшие интегральные схемы) содержат несколько десятков или сотен миллионов вентилей в одном кристалле.
Основные элементы, блоки, узлы ЭВМ
Элементы предназначаются для обработки единичных электрических сигналов, соответствующие битам информации.
Узлы обеспечивают одновременную обработку группы сигналов - информационных слов.
Блоки реализуют некоторую последовательность в обработке информации.
Устройства выполняют отдельные машинные операции и их последовательности.
Различают два типа цифровых приборов:
Комбинационные - схемы, в которых значения выходных сигналов определяются заданным в данный момент времени сочетанием входных воздействий. В них отсутствуют запоминающие элементы
Последовательные - схемы, в которых выходные сигналы зависят не только от входных воздействий в заданный момент времени, но иот предыдущих значений.
Функциональные элементы
Транзистор (transistor) – самое простое полупроводниковое усилительное устройство или электронный ключ.
Триггер - простейшая одноразрядная ячейка памяти.
Мультивибратор - генератор тактовой частоты, состоящая как минимум из двух транзисторов.