Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Логическите компютърни основи, елементи и възли

Организация и функциониране

Главата описва логическите основи на компютъра операция: основните разпоредби на алгебра на логиката и логически елементи, принципите на изграждане на компютъра (на принципите на фон Нойман). Показано е, че историята на компютърното поколение, разкриват различни видове компютърни архитектури са класификацията на вида на компютър, чрез назначаване, на нивото на специализация, в стандартни размери за вашия тип процесор. Детайли счита оценка на производителността на компютъра.

Тагове: като каза, Logical компютър елемент, съвпад, дизюнкция, инверсии, за еквивалентност, косвено, истина маса, тригер, регистър, ехидна, архитектура и компютърна структура, принципите на фон Нойман, контролера, принцип автобус-модулни, магистралата, шината за данни, в автобуса адреси, контрол автобус, цифрови и аналогови компютри, MIPS, MFLOPS.

От средата на 60-те години значително се промени подхода към създаването на компютри. Вместо това, независим развитието на хардуера и софтуера на някои фондове е станал проектирана система, състояща се от комбинация от хардуер (хардуер) и софтуерни (софтуер) инструменти. В същото време на преден план понятието взаимодействие [104]. Така че не е принципно нова концепция - компютърна архитектура. Въпреки това, преди да се пристъпи към по-подробно проучване на архитектурата, първо трябва да се запознаят с логическите основи на компютъра операция: основните разпоредби от алгебра на логиката и логически елементи.

В изграждането на основни компютърни единици (регистри, ехидна, енкодер, и т.н.) с помощта на алгебра на логиката [19]. Създател на алгебра на логиката е с право се счита английският математик Джон XIX век. Boole, от името на които логически функции се наричат ​​булеви функции. В основата на математическата логика е Пропозиционални алгебра. Това освобождава matlogiku на несигурност в тълкуването на логически изрази, показваща връзката между отделните съдебни решения и концепции.

Алгебра на логиката работи с изявленията. Като казвам разбере декларативно изречение, срещу които може да се твърди, че е вярно или невярно. Например, изразът "Москва - столицата на Русия" е вярно, а изразът "7 кг. <300 гр. "- False. Цитати обикновено са обозначени с главни букви от азбуката: A, B, C, ..., X, Y, и т.н. Но ако твърдението е вярно, на напиши = вярно (A = 1 или A = T), и ако тя е невярна, тогава A = фалшива (A = 0 или A = F).

В алгебра, Пропозиционални изявления могат да бъдат направени по някои от операциите по логика, които са довели до нови изрази са получени. Истината на изявленията, получени в зависимост от срока на валидност на първоначалните твърдения и се използва за своите логически преобразуване операции. Булеви операции се използват най-често за образуването на нови твърдения, изразени с думите "не", "и", "или".



Logical компютър елемент - е част от електронна схема, която реализира елементарна логика функция.

Логически елементи са компютри, електронна схема "И", "ИЛИ", "НЕ", "NAND", "NOR" друга (обикновено се нарича клапани), както и спусък.

Може да се покаже, че с помощта на тези схеми, които можете да приложите някоя функция логика, която описва работата на вашия компютър устройства. Обикновено порти е между две и осем входа и един или два изхода. На структурните компютърните вериги, всяка врата има символ, който изразява своята логическа функция, но не посочва какъв вид електронна схема се прилага. Работа логически елементи, описани от таблица истина.

Логически операции. Помислете за операциите по логика и съответните логически елементи.

Конюнкция. Обединяване на две (или повече) отчети в една използването на думата "и операцията» (И) се нарича логическо умножение или връзка. Истината на тази декларация е дадена в таблица. 3.1. Таблица, описваща връзката между входните и изходните стойности на функцията, наречена таблица истина.

Таблица 3.1

Таблица връзка на истината

A Най- фалшив фалшив фалшив
фалшив вярно фалшив
вярно фалшив фалшив
вярно вярно вярно

Логика "и" осъществява връзка на две или повече булеви стойности. Символ на схемата на структурна схема "И" с два входа е показано на фиг. 3.1, както добре.

Единица на изхода "I" и след това ще само когато всички входове са едно. Когато най-малко един вход е нула, изходът ще бъде нула.

Фиг. 3.1. Компютрите платки порти

Комуникацията между изходната Z на веригата и входовете х и у е описан от отношението: Z = X >Y (да се чете като "X и Y"). Дизюнкция. Обединението на два (или повече) изречения употребата на съюза "или" (OR) нарича операцията логическо допълнение или дизюнкция. Тази операция марки обозначават "U" или знак плюс "+". Комплекс AUV поговорка е вярно, ако е вярно, най-малко едно от твърденията, съдържащи се в него (таблица 3.2.).

Таблица 3.2

таблицата истината за логическата сума от изявления

A Най- АУБ A XOR B
фалшив фалшив фалшив фалшив
фалшив вярно вярно вярно
вярно фалшив вярно вярно
вярно вярно вярно фалшив

В последната колона на таблица. 3.2 публикувал резултатите от модифицираната операция "или" - "XOR" (на XOR - "модул две"). Тя се различава от конвенционалната "или" последната линия (вж. Също фиг. 3.1, д).

Схема "ИЛИ" осъзнава дизюнкцията на две или повече булеви стойности. Когато най-малко един вход схема "или" единица ще, на изхода ще бъде също единица.

Символ на диаграмата "ИЛИ" верига с два входа е показано на фиг. 3.1 б. Връзката между изходната Z на схемата и входовете х и у, описан от отношението: Z = X Ú в (да се чете като
"X или Y").

Инверсия. Присъединяването на частиците "NO» (НЕ) до известна изявление нарича отрицание (инверсия) и се обозначава (Или ОА). Ако твърдението А е вярно, Това е фалшива и обратно (вж. Таблица 3.3.).

Таблица 3.3

таблицата истината за отказ

A
фалшив вярно
вярно фалшив

Шофиране "NO" (инвертор) изпълнява отрицание. Връзката между входа X и изхода на тази схема могат да бъдат написани Z съотношение където Тя се чете като "NO х" или "х инверсия".

Ако входът е "0", вериги, на изхода "1", както и обратното. Символ в блоковата схема на инвертора - на фиг. 3.1 инча

Гейтс. Освен елементи на схемата, отговарящи на изброените логически оператори в комбинацията от логически схеми включва сухожилие нарича клапани, например следното.

Шофиране "И-НЕ" е елемент на "I" и инвертор - изпълнява отрицание резултат "и" схема (Таблица 3.4.). Връзка между входа и изхода Z х и у вериги се записва като Или "на х и у инверсия". Символ на блокова схема схема на "И-а не" с два входа е показана на Фиг. 3,1 грама

Таблица 3.4

маса Схемата на истината "И-а не"

х Y
фалшив фалшив вярно
фалшив вярно вярно
вярно фалшив вярно
вярно вярно фалшив

Шофиране ", нито" се състои от елемента "ИЛИ" и инвертора и предоставя резултата от отрицанието на "ИЛИ" верига (раздела. 3.5). Комуникацията между входа и на изхода Z на х и у, се записва като верига или
"Инверсия х или у." Символ на диаграмата ", нито" верига с два входа е показано на фиг. 3.1, г.

Няколко думи за практическото прилагане на елементите на веригата в електронните схеми. Входните и изходните сигнали "1" представлява високо ниво на напрежение на колектора на транзистора (почти равно на захранващото напрежение). Сигнал за "0", а напротив, ниското ниво съответства на изходното напрежение.

Таблица 3.5

Истината маса ", нито" верига

х Y
фалшив фалшив вярно
фалшив вярно фалшив
вярно фалшив фалшив
вярно вярно фалшив

Трябва да се отбележи, че в допълнение към операциите "И" "или" ", а не" в Пропозиционални алгебра има редица други операции. Например, работата на еквивалентност (равностойност) A ~ B (или A º B, A екв B) (Таблица. 3.6).

Таблица 3.6

таблицата истината на операция еквивалентност

A Най- A ~ B
фалшив фалшив вярно
фалшив вярно фалшив
вярно фалшив фалшив
вярно вярно вярно

Друг пример е логично действие на логически извод или последици (A ® B, A IMP B), с други думи,
"Ако A, след това B" (Таблица. 3.7).

Таблица 3.7

Таблица отражение на истината

A Най- A®B
фалшив фалшив вярно
фалшив вярно вярно
вярно фалшив фалшив
вярно вярно вярно

С помощта на логически операции на прости твърдения (логически променливи и константи) може да се изгради логически изрази, също наречен булеви функции. Например, C = ((обратен създадения) → да) Ú А.

За да се избегне голям брой скоби в булеви функции, направи следното споразумение за операции по старшинство.

Първата операция се извършва в скоби, последвано от операции в следния ред: отрицанието, съюзът, дизюнкцията, Изводът и еквивалентността от ляво на дясно.

Приложенията се формират от логически операции, наречени комплексни. Истината на сложни отчети може да се монтира с помощта на таблицата за истина. Например, истината на комплекс изявление определена маса. 3.8.

Таблица 3.8

изявления истината Таблица

A Най- Най-
фалшив фалшив вярно вярно вярно
фалшив вярно вярно фалшив фалшив
вярно фалшив фалшив вярно фалшив
вярно вярно фалшив фалшив фалшив

В Пропозиционални алгебра може да се извърши идентични трансформации, заменяйки някои твърдения да бъдат еквивалентни на тях от други отчети [3]. Например, A®B еквивалент Или A = B е еквивалентно на ,

Елементите и компоненти на компютъра. Osnovoylyubogo компютър е клетъчната памет, която може да съхранява данни или инструкции [29]. В основата на всяка клетка памет е функционална единица, която може да поеме отбора или да даде един двоичен бит, и, най-важното е, че я държи за неопределено време. Такова устройство, наречено тригер, или капаче. Trigger - е устройство, което има две стабилни състояния и е в състояние да се движат рязко от една стабилна държава към друга, когато се появи на управляващите сигнали.

Спусъкът се основава на един основен набор от логически схеми
(Фиг. 3.2). Той е сглобен от четири логически компоненти: двата елемента "логически не е" (схема 1 и 2) и два елемента от "логично И-НЕ" (Схема 3 и 4). Спусъкът има два изхода Q и , изходен сигнал Q отговаря на стойността съхранява в спусъка.

изход Ако е необходимо, се използва за получаване на обратна стойност на сигнала. S и R входове са предназначени за задействане на запис на един бит със стойност, равна на нула или един.

Помислете за състоянието на спусъка бит по време на съхранение. Нека спусъка записва нула (при ниско ниво на сигнала Q изход). Устройството на изходната верига 4 и на изхода единица верига 1 схеми за подпомагане 3 изход статут в състоянието на нула ( = 0). На свой ред, на нула на изхода елемент 3 поддържа изходната верига 4 ( = 1). Това условие може да се поддържа за неопределено време спусъка.

Фиг. 3.2. Схема спусъка състояние, при съхранение на информационни бита

За да пишете на спусъка апаратът ще предоставя информация за S единица. Изходната верига 1 ще нула, което ще предостави на изхода елемент 3. С уреда схема 3 изхода отиват на входната верига 4, на изхода на което стойността се променя до нула ( = 0). Това нула на входната верига 3 ще поддържа сигнала на изхода му в състояние на единство. Сега е възможно да се премахне един вход сигнал S, изходната верига 3 все още ще бъде висока. Т.е. Trigger продължава да записва в неговата част. Един входен сигнал S трябва да се приеме за известно време, докато на изхода на веригата 4 не е нула се появява сигнал. След това, отново на нула входния сигнал S е настроен, но при пускане на устройството поддържа изход Q, т.е. продължава да записва в неговата част.

По същия начин, устройството подаване на входа на R сигнал може да бъде написана на нула спусъка. Символ тригер е показано на фиг. 3.3.


Фиг. 3.3. Символ на спусъка

Регистри. Спусъкът е основа за изграждане на функционални елементи, способни да съхраняват двоични числа, да извършват синхронно тяхното паралелно предаване и запис, както и носят със себе си някои специални операции. Такива функционални единици, наречени регистри.

Регистрирайте се е набор от джапанки, броят на които определя регистъра на дължината на думата. Битови регистри кратно на осем бита на 8-, 16-, 32-, 64-битови регистри. Също така в регистъра включва схема за управление на работата му. Фиг. 3.4 показва схема на паралелно съхранение регистър. Регистърът съдържа н джапанки, съставляващи н бита. Преди записване на информация регистрирате нулиране сигнал подава на входа на една-единствена "Reset". Запишете информацията в регистъра се прави едновременно хранене единичен сигнал "Record". Този сигнал се отваря входящите клапани (схема "логично и"), както и тези входове X 1 ... X N, където нито един сигнал, устройството ще запише там. Четенето на информацията от регистъра също се произвежда едновременно, хранене на сигнала "Прочети" Уикенд клапани. Обикновено регистри съдържат допълнително свързване, което позволява да се организират операции, като например информация смяна - регистри на смени (Фигура 3.5.) И за преброяване на входящите сигнали единствена - да се регистрират броячи.


Фиг. 3.4. п-битов съхранение паралелен регистър

Синхронно запис и четене

Фиг. 3.5. 3-битов сериен регистър

Офсетни регистрирате. Ако последователно въвеждане регистър (фиг. 3.5), която е предварително записани номера непрекъснато подаване на нула (изгори го разбера 0), с всеки такт (импулс на входа) ще се прилага на нивото на нула и съхранява в него на броя ще се премести в регистъра, и крайност на входа на фигурата ще бъде определен от него.

Тъй като това е промяна в броя на съхранява регистър, регистъра на въпрос се нарича срязване. Сменящия регистър се различава от последователен режим на работа, и същата схема (фиг. 3.5).

Работата се премества на полето регистър, чиято схема е показана на фиг. 3.5 Таблица 3.9 описва. Числата, съхранявани в броя на регистър от него в същата последователност като вход. В края на пълния цикъл на регистъра на смяна, всички предварително записани в номера му ще бъдат получени от регистъра, и нули са написани на всички редиците си.

Таблица 3.9

фигура входове Изходи
S R Q 1 Q 2 Q 3
първоначалното си състояние

Работни ходове на ляво регистър схема е показана на фиг. 3.5 е подобен. Единствената разлика е, посоката на движение предварително записана в таблицата на регистър на номера. 3.10.

Таблица 3.10

Изходи входове фигура
Q 1 Q 2 Q 3 S R
първоначалното си състояние

Когато циклична смяна регистър изход задейства освобождаването от отговорност на бъз, свързан към вход спусъка LSB, като по този начин фигура записано в висока побитова с всеки запис такт се премества в LSB и LSB цифрени движи вдясно към следващата цифра регистъра.

За да обработва информация, компютърът трябва да има устройство, което изпълнява основни аритметични и логически операции на числени данни. Такива устройства са посочени като rifmetiko логическо устройство (ALU). В сърцето на ALU е устройство за извършване на аритметична операция на добавяне на две цели числа (разширители). Останалата част от аритметични операции се осъществяват с помощта на представителството на номера в специален допълнителен код. The ехидна ALU представлява цифра единица, всеки бит от които е схема на логически елементи, изпълняващи сумата от две едноцифрени двоични числа, като се вземе предвид прехвърлянето от предишното LSB. резултатът е сумата от входните количества и прехвърлянето към следващата MSB. Това функционално устройство се нарича едноцифрено пълен усойница. символ му е показано на Фиг. 3.6.


Фиг. 3.6. Символ пълен един-битов ехидна

А мулти-битов ехидна се състои от един-битови пълни разширители. За всеки бит сложи един-битов ехидна, и на изхода (трансфер) LSB на суматора е свързан към входа на суматора MSB.

функционални елементи, обсъдени по-горе, са ключови в изграждането на схеми за компютърни системи.

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Логическите компютърни основи, елементи и възли

; Дата: 05.01.2014; ; Прегледи: 2328; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 66.102.9.24
Page генерирана за: 0.054 сек.