🗊Презентация Архитектура ЭВМ и ВС

Архитектура эвм и ВС тема 1.4., з.10,11,12 Преподаватель: Шершова Л.Н.

Тема 1.4. Логические основы ЭВМ, элементы и узлы

Логические основы устройства компьютера Двоичная система оказалась удобной в качестве языка логики. Это поняли спустя 100 лет после работ Буля.

Схемные логические элементы ЭВМ

Итак, компьютер выполняет арифметические и логические операции при помощи т.н. базовых логических элементов, которые также еще называют вентиля Вентиль «И» – конъюнктор. Реализует конъюнкцию. Вентиль «ИЛИ» – дизъюнктор. Реализует дизъюнкцию. Вентиль «НЕ» – инвертор. Реализует инверсию.

Сигналы-аргументы и сигналы-функции Вентили оперируют с электрическими импульсами: Импульс имеется – логический смысл сигнала «1» Импульса нет – логический смысл сигнала «0» На входы вентиля подаются импульсы – значения аргументов, на выходе вентиля появляется сигнал – значение функции

Логическая схема типа «И» (конъюнктор)

Логическая схема типа «ИЛИ» (дизъюнктор)

Логическая схема типа «НЕ» (инвертор)

Конъюнктор На входы конъюнктора подаются сигналы 0 или 1 На выходе конъюнктора появляются сигналы 0 или 1 в соответствии с таблицей истинности

Дизъюнктор На входы дизъюнктора подаются сигналы 0 или 1 На выходе дизъюнктора появляются сигналы 0 или 1 в соответствии с таблицей истинности

Инвеpтор На входы инвертора подаются сигналы 0 или 1 На выходе инвертора появляются сигналы 1 или 0 в соответствии с таблицей истинности

Схемные логические элементы ЭВМ

Схемные логические элементы ЭВМ

Схемные логические элементы ЭВМ

Полусумматор. Арифметическое сложение двоичных чисел В каждом разряде образуется сумма цифр в соответствующих разрядах слагаемых, при этом возможен перенос единицы в старший разряд

Обозначим слагаемые через А и В, перенос – через Р, а сумму – через S Таблица сложения одноразрядных двоичных чисел:

Получаем формулу для вычисления S Если сравнить АВ c S:

Получаем формулу для вычисления S S = (А  В)  ¬P  (А  В)  ¬(A  B)

Логическая схема двоичного полусумматора Полусумматор называется так, потому, что здесь не учитывается перенос единицы из младшего разряда

Полный одноразрядный сумматор Должен иметь три входа (А, В и Р0) и два выхода (S и P)

Формула полного одноразрядного сумматора Р принимает значение 1 когда хотя бы две из трех переменных равны 1: Р = (А  B)  (A  P0)  (B  P0) Сумма равна произведению логического сложения (А, В и Р0) на инвертированный перенос ¬Р: S = (А  В  Р0)  ¬Р Это выражение справедливо во всех случаях, кроме одного, когда А, В и Р0 равны 1:

Формула полного одноразрядного сумматора Правильное значение суммы – 1. Для ее получения необходимо полученное выражение сложить с произведением этих же переменных: S = (А  В  Р0)  ¬Р  (А  В  Р0)

Многоразрядный сумматор Построен на основе полных одноразрядных сумматоров (по одному на каждый разряд), причем таким образом, чтобы выход (перенос) младшего сумматора был подключен ко входу старшего сумматора

Контрольные вопросы: Логические элементы – это… Логические схемы – это… Вентиль – это… Виды вентилей, их название, обозначение, логическая схема и таблица истинности. Для реализации любых логических операций над двоичными сигналами каких логических элементов достаточно? Можно ли сконструировать любой сколь угодно сложный элемент компьютера из элементарных вентилей? Какой сигнал подается на вход вентиля и что появляется на выходе? Перечислите типовые функциональные узлы (блоки) ЭВМ Чтобы понять логику работы узла ЭВМ надо найти соответствие между входным и выходным сигналом, а для этого рекомендуется … 1)…, 2)…, 3)…. Приведите пример построения логической схемы по заданной таблице истинности.

Контрольные вопросы: Что такое триггер? Приведите схему RS-триггера. Что за устройство регистр? Проведите анализ схемы регистра, как основного логического узла ЭВМ (воспользуйтесь дополнительными источниками информации). Что позволяют делать сумматоры и полусумматоры? В чем их отличие? Приведите таблицу истинности и логическую схему полусумматора двоичных чисел. Приведите формулу полного одноразрядного сумматора. Все математические действия в компьютере сводятся к …? Сумматоры составляют основу….? Составьте таблицы истинности JK- и T-триггера (воспользуйтесь дополнительными источниками информации). Для чего предназначены шифраторы и дешифраторы? Приведите логические схемы этих устройств (воспользуйтесь дополнительными источниками информации).