- •0.1. Понятие организации эвм.
- •Функция, структура и организация систем.
- •Основные факторы, влияющие на принципы построения эвм.
- •0.2. Содержание курса.
- •1. Представление информации в эвм.
- •1.1. Системы счисления.
- •1.1.1. Позиционные системы счисления.
- •Пример 1.1.
- •1.1.2. Двоично-кодированные системы счисления.
- •Пример 1.2.
- •1.2. Преобразование из одной системы счисления в другую.
- •1.2.1. Преобразование целых чисел. Метод деления.
- •Пример 1.7.
- •Метод деления.
- •Пример 1.8.
- •Пример 1.9.
- •1.3. Представление информации в эвм.
- •1.3.1. Двоичные числа.
- •1.3.2. Кодирование десятичных чисел и алфавитно-цифровой информации.
- •Пример 1.10.
- •Пример 1.11.
- •1.3.3. Логические значения.
- •1.4. Машинные коды.
- •1.4.1. Прямой код.
- •Пример 1.12.
- •1.4.2. Дополнительный код.
- •Пример 1.13.
- •1.4.3. Обратный код числа.
- •Пример 1.14.
- •1.4.4. Выполнение арифметических действий с кодами.
- •Пример 1.15.
- •1.4.5. Признаки переполнения разрядной сетки.
- •Пример 1.16.
- •Пример 1.17.
- •2. Синтез комбинационных устройств.
- •2.1 Логические переменные и функции.
- •Физическая природа.
- •Пример 2.1.
- •2.2 Элементарные функции.
- •2.2.1 Функции одной переменной.
- •Элемент повторения.
- •Элемент «не».
- •2.2.2 Функции двух переменных.
- •2.3 Функции многих переменных.
- •Примеры (2.2.) базисов:
- •Основные законы Булевского базиса:
- •Действия с константами «0» и «1»:
- •Правило введения и исключения лишних связок:
- •2.4. Задание функции комбинационных логических схем.
- •Пример 2.5.
- •Пример 2.6.
- •2.6. Минимизация нормальных форм булевых функций.
- •2.7 Минимизация с помощью диаграмм Карно.
- •2.8 Топологическая интерпретация правил минимизации.
- •Правила минимизации:
- •2) Коэффициент объединения по входу.
- •3) Быстродействие.
- •Пример 2.10.
- •2.9.1 Порядок синтеза комбинационных схем.
- •2.9.2 Элементы «и», «или», «не».
- •2.9.3 Элементы «и-не», «или-не».
- •Пример 2.14.
- •2.10. Цифровые устройства на программируемых бис с матричной структурой.
- •2.10.1. Матричная реализация булевых функций.
- •2.10.2. Программируемые логические матрицы (плм).
- •2.10.3. Другие структуры матричных бис.
- •Постоянные запоминающие устройства (пзу).
- •Пример 2.15.
- •Программируемая матрица вентилей (пмв).
- •Программируемые матрицы логики (пмл).
- •3. Построение цифровых устройств автоматного типа.
- •3.1. Понятие автомата.
- •3.2. Синтез абстрактных автоматов.
- •3.2.1. Определение абстрактного автомата.
- •3.2.2. Методы задания автоматов.
- •Задание автомата в виде графа переходов и выходов.
- •Пример 3.1.
- •Задание автомата в виде таблиц переходов и выходов.
- •Задание автомата в виде матриц переходов и выходов.
- •Табличная форма представления матриц переходов и выходов.
- •3.2.3. Минимизация числа внутренних состояний абстрактных автоматов.
- •3.3. Структурный синтез конечных автоматов.
- •3.3.1 Этапы структурного синтеза автоматов.
- •3.3.2. Кодирование символов алфавитов абстрактных автоматов.
- •С труктурная схема автомата.
- •Проблемы возникающие при кодировании.
- •Пример 3.2.
- •3.3.3. Получение кодированной таблицы переходов и выходов.
- •Пример 3.3.:
- •3.3.4. Определение функций внешних переходов.
- •3.3.5 Элементарные автоматы и их свойства.
- •3.3.6 Определение функций возбуждения элементарных автоматов.
- •Литература:
0. Введение.
0.1. Понятие организации эвм.
Методы описания и проектирования столь сложных объектов, какими являются ЭВМ, базируются на основополагающих принципах, сформированных в общей теории систем. Поэтому, прежде чем приступить к изложению способов построения и методов проектирования ЭВМ, раскроем смысл основных понятий и принципов, которые относятся к общей теории систем и широко используется для ЭВМ.
Функция, структура и организация систем.
Система – это совокупность элементов, объединенных в одно целое для достижения определенной цели.
Под целью понимается множество результатов, определяемых назначением системы.
ЭВМ в смысле указанного определения является системой, предназначенной для автоматизации вычислений на основе алгоритмов. Дополнительно отметим, что понятие система в целом приложимо как к ЭВМ, так и к отдельным частям ЭВМ, например, к устройствам ЭВМ. И в дальнейшем будем пользоваться термином система в качестве эквивалента фразы «ЭВМ или отдельное устройство», считая, что все утверждения о системах в равной степени относятся и к ЭВМ, и к устройствам ЭВМ.
Система характеризуется функцией и структурой.
Функция – правило получения результатов, определенных назначением системы.
Иначе говоря, функция системы – это описание процессов, которые имеют место в системе. Функции ЭВМ чаше всего описываются в форме алгоритмов.
Структура – совокупность элементов и связей между ними, например, математической формы изображения структура является графическая, инженерная форма отображения структуры – схема. Система считается заданной, если задана ее функция и структура.
Системе присуще следующее качество. Свойства совокупности элементов, объединенных в одну систему, не являются простой суммой свойств элементов, а имеют новое качество, отсутствующее в элементах. Такое объединение называют системой. Например, в совокупности электронных элементов (транзисторов, резисторов и т.п.), определенным образом соединенных между собой, появляется эффект, который отождествляется с операциями математической логики, т.е. совокупность электрических элементов превращается в систему, функции которой описываются не законами электротехники, а законами математической логики. В свою очередь, объединение логических элементов, каждый из которых реализует логическую операцию, приводит к схеме, которая обладает свойством складывать числа. Это сумматор, относящийся к классу операционных устройств ЭВМ (регистры, счетчики, дешифраторы, арифметико-логические устройства и т.д.) Они входят в состав процессорных БИС и вместе с ними образуют системы с новыми свойствами, такие как ЭВМ, которые как элементы входят в состав систем следующего уровня иерархии, таких как вычислительные системы и сети
Способ, по которому объединение элементов приводит к появлению новых свойств, отличных от свойств элементов, называется принципом организации.
Различают два принципа организации:
1 Функциональная организация систем – это принцип построения абстрактных систем, заданных своими функциями.
2. Структурная организация – принцип перевода абстрактных систем в конкретную материальную систему, состоящую из физически существующих элементов.