Путилин а.Б. Организация эвм и систем

Учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов по направлению «Информатика и вычислительная техника»

специальность 230105 (220400) – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем;

специальность 200106 (190900) – Информационно-измерительная техника и технологии.

Москва

2008

УДК 389.14.07

Организация ЭВМ и систем.

Учебное пособие для вузов / А.Б. Путилин. – М.:2008 г.,

Учебное пособие предназначено для студентов и специалистов в области

вычислительной и информационно-измерительной техники и используется в составе учебно-методического комплекса дисциплины «Организация ЭВМ и систем» и использует дистанционные образовательные технологии.

В учебном пособии представлен материал курсов дисциплин «Организация ЭВМ и систем», «Вычислительная техника в измерительных информационных системах», «Микропроцессоры и ЭВМ в приборостроении». Рассмотрены общие вопросы построения и использования аналоговых и цифровых вычислительных устройств. Приведены методы и устройства аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования. Рассмотрены архитектуры микропроцессоров и особенности использования микропроцессорных систем. Приводятся особенности организации и базовые структуры ЭВМ.

Москва, 2008

Предисловие

В книге последовательно рассматриваются вопросы использования элементной базы, принципов построения и программирования вычислительных устройств для систем обработки информации.

Некоторые темы можно отнести к классическим разделам как вычислительной техники, так и, например, модульной электроники, микропроцессорной техники и техники программирования.

Программное обеспечение рассмотрено на примере языков высокого уровня нашедших широкое применение. Материал изложен таким образом, что позволяет решать конкретные задачи даже начинающему изучение студенту и не требует знакомства с дополнительной литературой.

В первой главе рассмотрены основные понятия об информации и информационных процессах.

Вторая и третья главы посвящены анализу принципов построения аналоговых и цифровых вычислительных устройств.

Четвертая глава включает в себя материал по системам счисления и математической логике. На конкретных примерах рассматривается преобразование кодов, синтез и минимизация логических схем.

В главах с пятой по девятую рассматриваются комбинационные и последовательностные цифровые устройства их синтез и особенности применения.

Десятая глава посвящена применению АЦП и ЦАП для преобразования сигналов.

В одиннадцатой главе рассматриваются принципы построения микропроцессоров.

В главах двенадцатой и тринадцатой изложен материал по программно-модульным интерфейсам и интерфейсам персональных ЭВМ.

Оглавление

Введение…………….. 10

Глава 1. Представление информации в информационных системах 11

1.1. Понятие об информации и информационных процессах 12

1.2. Сигналы и информация 12

1.3. Виды информации и их классификация 13

1.4. Структура информации 19

1.5. Дискретизация сигналов при вводе в ЭВМ 23

Контрольные вопросы 25

Глава 2. Аналоговые вычислительные устройства 26

2.1. Методы моделирования 26

2.2. Методы построения АВУ 29

2.3. Основные характеристики АВУ 30

2.4. Функциональные устройства 31

2.5. Суммирующие и вычитающие устройства 32

2.6. Дифференцирующие устройства 43

2.7. Интегрирующие устройства 47

Контрольные вопросы 53

Глава 3. Цифровые вычислительные устройства 54

3.1. Основные понятия и определения цифровой вычислительной техники 54

3.2. Характеристики ЭВМ 55

3.3. Поколения ЭВМ 57

Контрольные вопросы 59

Глава 4. Математическое введение в цифровую вычислительную технику 60

4.1. Системы счисления, используемые в ЭВМ 60

4.2. Формы представления числовой информации 66

4.3. Машинные коды чисел 68

4.4. Кодирование алфавитно-числовой информации 71

4.5. Элементы алгебры логики 72

4.6. Функционально полные системы 75

4.7. Минимизация функций алгебры логики 78

Контрольные вопросы 82

Глава 5. Комбинационные цифровые устройства 83

5.1. Понятие о комбинационных и последовательностных цифровых

устройствах …………………………………………………………………………………………….83

5.2. Базовые интегральные логические элементы 83

5.3. Синтез КЦУ 86

Контрольные вопросы 89

Глава 6. Типовые КЦУ 90

6.1. Дешифраторы 90

6.2. Шифраторы 92

6.3. Мультиплексоры 93

6.4. Сумматоры 94

Контрольные вопросы 98

Глава 7. Анализ работы КЦУ 99

7.1. Быстродействие КЦУ 99

7.2. Состязания в КЦУ 101

Контрольные вопросы 104

Глава 8. Понятие о ПЦУ 105

8.1. Основные определения и структура ПЦУ 105

8.2. Классификация триггеров 106

8.3. Асинхронный RS-триггер с прямыми входами 107

8.4. Синхронный RS-триггер со статическим управлением 109

8.5. Универсальный JK-триггер 112

8.6. Т-триггеры 114

8.7. D-триггер ………………………………………………………………………………………...115

Контрольные вопросы 116

Глава 9. Типовые ПЦУ 117

9.1.Регистры ………………………………………………………………………………….……..117

9.2. Счетчики ………………………………………………………………………………………...124

9.3. Сумматоры на основе ПЦУ…………………………………………………………………..129

9.4. Построение запоминающих устройств……….…………...………………………………131

Контрольные вопросы 138

Глава 10. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи 139

10.1. аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 139

10.2. АЦП с интегрированием 139

10.3. АЦП с последовательным сравнением 141

10.4. АЦП с преобразованием измеряемой величины в

кодируемый временной интервал 143

10.5. АЦП двоичного поразрядного уравновешивания 146

10.6. Основные характеристики АЦП……………………………………………………………148

10.7. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)………………………………………………..150

Контрольные вопросы 153