Элементая база эвм.

При рассмотрении структуры тех. систем, в т.ч. и ЭВМ проводят их детализацию на более мелкие части. Обычно в структуе выделяют след. структурные элементы: устройства, узлы, блоки, элементы. Такое разделение соответствует определенному преобразованию информации, заложенной в программе пользователя.

Нижний уровень процесса обработки реализует структурные едины, называемые элементами. Каждый отдельные элемент предназначается для обработки единичных электрических сигналов, соответствующие видам информации.

Узлы обеспечивают одновременную обработку группы сигналов (информационных слов)

Блоки реализуют некоторую определенную последовательность обработки информационных слов, которые представляют собой функционально обособленную часть машинных операций (операции ввода\вывода)

Устройства предназначены для выполнения отдельных машинных операций и их последовательности.

В общем случае, любая структурная единица ЭВМ обеспечивает пробразование входной информации в выходную:

Современная ЭВМ строится на комплексах интегральных микросхем (м\м). Каждая м\ма представляет собой миниатюрную схему, сформированную на кристалле п\п.

М\мы, входящие в состав ЭВМ могут иметь разнообразные функции, но должны быть стандартизированы по типу используемых сигналов, по параметрам межмодульной связи и т.д.

Основа микропроцессорного набора – БИС, или СБИС, или УБИС. Используются также микросхемы средней или малой плотности интеграции.

Функционально микросхемный может соответствовать устройству, узлу или блоку – состоит из простейших элементов, реализующих соответствующие преобразования, хранения данных.

Элементы схемы ЭВМ делят:

• формирующие

• логические

• запоминающие

Формирующий элемент – генераторы, усилители, формирователи импульсов, служащие для выработки определенных электрических сигналов и обеспечения их требуемых параметров (длительности, амплитуды, частоты)

Наиболее часто используются сигналы тактовой частоты, а также такты управления синхронизации, синхронизирующие все блоки ЭВМ.

Логические элементы – преобразуют входные сигналы в соответствии с логическими функциями. Сложные логические преобразования информации в соответствии с требуемыми логическими зависимостями приводят к построению многоуровневых систем. Каждая такая схема представляет собой композицию простейших логических элементов.

Запоминающим элементом называют элемент, способный воспринимать и хранить код 2чной цифры, они используются для запоминания и хранения исходных значений величин, промежуточных значений и окончательных результатов.

По типу использования сигналов элементы ЭВМ делят на элементы с импульсным и потенциальными способами представления сигналов.

При импульсном способе представления 2чное значение единицы соответствует наличию импульса тока или напряжения, ноль – отсутствие:

При потенциальном или статическом представлении сигналов единицы соответствую высокому уровню, ноль – низкому:

Для представления логических переменных в цифровой схемотехнике используются электрические напряжения, имеющие 2 уровня: высокий (близкий к уровню напряжения питания) и низкий (близкий к потенциалу земли).

Если высокий уровень напряжения = 1, низкий =0, то тогда такая система кодирования называется положительной или позитивно логикой. В противном случае – негативной логикой.

В соответствии с 3мя основными операциями алгебры логики в структуре цифровых устройств используют следующие логические элементы:

1) «и» (лог. умножение, конъюнктор)

2) «или» (лог. сложение, дезъюнктор)

3) «не» (лог. отрицание или инвертор)

Этот набор элементов называют основным базисом или основной, функционально полной системой элементов, т.к. с помощью этих элементов можно создавать схему, осуществляющую любые, сколь угодно сложные логические операции (функции)

Помимо указанных элементов в интегральной схемотехнике используются логические схему, выполняющие операции комб. плана: «и-не», «или-не»:

и-не, операция (штрих) Шеффера

или-не, функция Вебба («стрелка» Пирса)