Логические основы ЭВМ. Построение функциональных схем узлов ЭВМ с помощью алгебры логики

5 Логические основы ЭВМ. Построение функциональных схем узлов ЭВМ с помощью алгебры логики

Информационно–логические основы построения.

1.Предствление информации в ЭВМ связано с свойствами счисления формами представления чисел.

Информация в ЭВМ кодируется как правило в двоичной или в доично–десятичной системе. Для систем исчисления важно две вещи: фиксированная или плавающая запятая. Существенный момент для создания ПК являются логические основы его построения. В основе создания компьютеров лежит алгебра логики. Для анализа и синтеза схем ЭВМ при алголитмизации и программировании решений задач используется математика. Аппарат алгебра + логика. Алгебра логики — это раздел математической логики, значение всех элементов которой (функции и аргументы) определены в элементном множестве {0,1}. Алгебра логики оперирует с логическими высказываниями.

Логические высказывания — это любое предложение в отношении которого имеет смысл утверждение о его истинности или ложности. При этом важно, не может быть что высказывания одновременно истинное и ложное.

ОПЕРАЦИИ

Логическое сложение (дизъюнкция) ИЛИ

логическое умножение (конъюнкция) И

а + ¬ а = 1

а * ¬ а = 0

¬ 0 = 1

Решение задач на ЭВМ реализуется программным способом, т.е. путем выполнения последовательно во времени отдельных операций над информацией, предусмотренных алгоритмом решения задач. Алгоритм решения задачи, заданной в виде последовательности команд на языке вычислительных машин (в кодах машины) называется машинной программой. Машинная команда — это элементарная инструкция машине выполняемая автоматически, без каких либо указаний или объяснений.

Операционная часть команды — это группа разрядов в команде предназначенных для представления кодов в команде машины.

14 Прерывание. Виды прерываний. Обработка прерываний

Система прерываний предназначена для того, чтобы центр. процессор, выполняя свою работу имел возможность реагировать на события, наступление кот. не предполог-ся. Прерывания бывают внутренними- м.б. программные и аппаратурные; и внешними- поступающ. от внешних источников. Внутренние прерывания вызываются событиями, кот. связаны с работой процессора и явл-ся синхронными с его операциями(пример: возник из-за арифмет. переполнения, при сложении и вычитании чисел с фиксир. точкой, при попытке деления на ноль). Внеш. прерывания вызываются асинхронными событиями, кот. происходят вне прерывания процесса(пример: прерывание от таймера или от системы вв/в). Обработка прерываний. 1 Внекот. фиксир. ячейку заносятся хар-ки произошедшего прерывания. 2 Запоминается состояние прерванного процесса. Это состояние опред-ся значением счетчика команди словом состояния процессора. 3 В счётчик команд занос-ся адрес, кот. явл-ся уникальным для каждого типа прерываний. Всего м.б. 256 видов прерываний, кажд. из кот. имеет свой номер 2-х разрядное 16-ричное число. 4 Обраб-ся прерывание. 5 Возобновляется нормальная работа. Шаги 1-3 обычно реализ-ся аппаратной частью, 4-5 – ОС. Прерыв-я бывают аппаратур-е, логич-ие и программные. Аппар-е выраб-ся устройствами , требующими внимания микропроцессора. Запросы на лог. прерывания выраб-ся внутри микропроцессора при появлении внештатных операций. Запрос на прогр-е прерывания формир-ся по команде INTn, где n- номер вызываемого прерывания. Первым действием проги обраб-ки прерываний явл. запоминание той части состояния процесса, кот. еще не была заполнена. Затем прога обработки прер-я д. идентифицировать прер-е , т.е. определить, какое прер-е поступило. Затем необходимо выполнить те действия, кот. соответ. прерыванию. После обработки прер-я необход-о обеспечить возобновление нормальной работы. При наличии нескольких источников запросов прерывания, часть из нихм. поступать одндвременно, поэтому устан-ся опред. порядок или приоритет обслуж-я поступаюш. запросов. Сущ. возможность разрешать или запрещать прер-я опред. видов.

10 Регистры процессора, система команд процессора

Регистры- спец. ячейка внутри процессора. Размер регистра опред. разрядностью. Все регистры делятся на 4 группы: 1 Универсальные или регистры общего назначения- хранят данные. А, В, С, D, кажд. из этих регистров можно использовать для хранения данных. При этом можно работать как со всем регистром так и с его половиной. Каждый из этих универс. регистров можно использовать как специальный. А- регистр- аккумулятор- для ввода-вывода данных в микропроцессор, а при умножении и делении в нем хран-ся первое число, участвующее в операции и результат операции после завершения. В- для хранения начального адреса поля памяти при работе с массивом. С- регистр-счётчик- для подсчёта числа повторений в циклических операциях. D – использ-ся как расширение регистра аккумулятора при работе с 32-х разрядными числами и для хранения порта при операциях ввода-вывода. 2 Сегментные- для хранения начальных адресов полей памяти SS, DS, ES, CS.; 3 Регистры смещения- для хранения относит. адресов ячеек памяти внутри сегментов- адресные регистры IP, SP, BP. 4 Регистр флагов- регистр- признаков CF, PF, AFG, ZT. Стек – это область памяти, обращение к кот. происходит без адреса, т.е. в нулевую ячейку. Система команд- совокупность всех возможных команд, кот. может выполнять процессор. Кажд. команда хран-ся в ячейке памяти и имеет свой адрес. Все команды, кроме безадресной имеют одинаковую структуру, состоящ. из одинак. частей. 1 –код операции, определяющий, какую именно команду надо выполнить; 2 – адресная часть- опред-ет, где хран-ся операнды и куда нужно поместить результат операции. Сущ. базовая система команд, в кот. входят след-ие группы: 1 команды пересылки данных(MOV, IN. OUT), 2 Арифмет. команды(сложение, умножение, инкремент, декремент.), 3 Логические команды, 4 Команды обработки строковых данных, команды передачи управления(прерывания, условный и безусловный переход, переход с возвратом). 5 Команды управления(внеш. синхрониз-я). Параллельные регистры- запись числа в них осущ-ся параллельным кодом, т.е. во все разряды регистра одновременно. Последовательные- характериз-ся послед. записью числа, начиная с младшего или старшего разряда путём сдвига кода тактирующими импульсами. Паралл-послед-е- имеет входа как для параллельной так и для последовательной записи кода числа.

16 Накопители. Классификация. Принципы работы. Области применения

На гибком магнитном диске имеется индексный маркер, кот. отмечает начало каждого оборота диска. Инф-я записывается вдоль треков\дорожек. Нумерация начинается с внешнего трека с 0, кажд. трек разбит на сектора. Все дорожки разбиты на одинак. кол-во секторов. Сектор- Минималь блок инф-ии, кот. м.б. записан или считан с диска. Нумерация секторов начинается с 1. 1 сектор=512байт. Если накопитель имеет несколько рабочих поверхностей, то все дорожки, расположенные др. над др. на всех рабочих поверхностях образуют цилиндр. Кластер- группа смежных секторов. Файл на диске занимает целое число кластеров. Время доступа к инф-ии на диске склад-ся из: время перемещения магн. головки на нужную дорожку, время установки головки и затухания ее колебания, время ожидания, когда нужный сектор окажется под голоакой. ЖМД. Внеш. дорожка такого диска длиннее внутренней, поэтому использ-ся метод зонной записи. Все пространство диска делится на зоны. ЖД использ. 2 режима обмена данными с ОП: PIO и DMA. ЖД хар-ся скоростью вращения 7200об\мин. DVD- в этих дисках использ-ся однослойный SL и двухслойный DL, односторонняя SS и двухсторонняя DS запись. Накопители на магнитно-оптических дисках: CC-W – однократная запись CC-Е – перезаписываемая. Эти накопители м.б. внутренними и внешними. Отлич-ся высокой степенью надежности. Односторонние диски применяются для резервного копирования, при обработке графики и при видеомонтаже. ГД HD- запись с высокой плотностью, ED- сверхвысокая плотность. Стандартный формат: 80 дорожек на каждой стороне, на каждой дорожке 18 секторов по 512 байт или до 11 секторов по 1 кб. Флоппидиски- со сверх высокой плотностью записи. Ёмкость- 20-120 Мб. ZIP-дисководы: внутренние и внешние 100 и 250 Мб. Низкая надёжность.

Похожие работы

Архитектура ЭВМ

Скачать

34560

0

2

... неотъемлемой частью (хотя впервые дисплей был реализован на некоторых ЭВМ второго поколения, например, на «МИР-2» - очень интересной во многих отношениях отечественной разработке). Рисунок 3.1 - Шинная архитектура ЭВМ Для получения на экране монитора стабильной картинки ее надо где-то хранить. Для этого и существует видеопамять. Сначала содержимое видеопамяти формируется компьютером, а ...

Архитектура ЭВМ БЭСМ-6

Скачать

25469

0

2

... это делать. Буфера адресов позволяют в конечном итоге сгладить неравномерность поступления запросов к памяти и тем самым повысить эффективность ее использования. Третьей структурной особенностью БЭСМ-6 является метод использования сверхоперативной, неадресуемой из программы памяти небольшого объема, цель которого≈автоматическая экономия обращений к основному оперативному запоминающему ...

Архитектура ЭВМ и вычислительных систем

Скачать

7278

5

1

... процессоры, входящие в состав периферийных устройств). В многомашинной вычислительной системе несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеет общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы ...

Архитектура и основные компоненты персонального компьютера

Скачать

31507

0

2

... пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее оклик. Принцип действия. Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечения для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в ...