Элементы, узлы, блоки и устройства вычислительных машин

 

 


Для составления полного представления о структуре ЭВМ необходимо рассмотреть ее элементную базу. Обычно при детализации структуры ЭВМ выделяют следующие структурные функциональные единицы – элементы, узлы, блоки и устройства. Каждая такая единица соответствует строго определенной операции, выполняемой ЭВМ при преобразовании информации.

Элемент предназначен для обработки единичных электрических сигналов, соответствующих битам информации. Находится на самом нижнем уровне обработки информации. Примером может служить элемент сравнения двух бит информации.

Узлы обеспечивают одновременную обработку группы электрических сигналов – информационных слов.

Блоки выполняют некоторую последовательность в обработки информационных слов – функционально обособленную часть машинных операций. В качестве примера можно привести блок выборки команд.

Устройства предназначаются для выполнения отдельных машинных операций и их последовательностей. Например, запоминающее устройство или устройства ввода-вывода [2].

В основу построения всех современных ЭВМ положена технология интегральных микросхем. Интегральная схема (ИС) – это электронная микросхема, все компоненты которой, а также связи между ними выполнены на едином основании с помощью одного технологического цикла и имеют общую герметизации и защиту от механических повреждений [2].

ИС бывают малой и средней степени интеграции (сотни и тысячи транзисторов в одном конструктивном корпусе). Такие ИС использовались в компьютерах третьего поколения. С изобретением микропроцессора появились большие и сверхбольшие ИС (СБИС). В ближайшем будущем следует ожидать появление в широком доступе ультра СБИС. Каждая ИС выполняется послойно в кристалле полупроводника (германий, кремний и т.д.). ИС состоит из элементов, узлов, блоков и фактически представляет собой обособленной устройство ЭВМ или группу устройств.

ПРИМЕЧАНИЕ

В СБИС расстояние между активными элементами (транзисторами и диодами) внутри кристалла составляет 0,11-0,15 микрона. Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет несколько десятков микрон [4]

Микропроцессор – это интегральная микросхема, в состав которой входят АЛУ и УУ, а также аккумулятор (регистр, в который помещается результат выполнения инструкции).

Каждый бит информации суть электрический сигнал. В ЭВМ применяют два способа представления сигналов – импульсный ипотенциальный. При импульсном способе двоичной единице ставится в соответствие наличие импульса (импульс электрического тока или напряжения), а отсутствие импульса принимается за ноль. При потенциальном способе, единица соответствует высокому уровню напряжения, а ноль – низкому.

Различают также коды представления и передачи информации. При последовательном коде информация передается по единичной шине, а разряды информационных слов разделены по времени. При параллельном коде все разряды передаются одновременно, что ускоряет обработку информации, но требует дополнительных затрат на аппаратные средства. Существует также параллельно-последовательный код, сочетающий достоинства предыдущих кодов. В этом коде данные на обработку поступают в последовательном коде, а обрабатываются в параллельном.

В п. 2.7. мы рассмотрели основные логические элементы ЭВМ. Кроме этого элементы бывают формирующие изапоминающие. К формирующим элементам относят различные усилители-формирователи, которые служат для выработки электрических сигналов с требуемыми параметрами, а также для восстановления параметров сигналов (амплитуда, частота и т.д.).


Лекция добавлена 28.02.2013 в 03:25:12