Классификация ЭВМ. Базовые параметры, технические характеристики ЭВМ

Классификация ЭВМ. Базовые параметры, технические характеристики ЭВМ

ЭВМ являются универсальным типом устройств для обработки информации, обладают большой скоростью выполнения арифметических и логических операций, возможностью хранения большого количества информации, они характеризуются:

I) Производительностью (кол-во действий выполняемых машиной в единицу времени , по этому параметру ЭВМ можно разделить на 3 типа:

1)Малые ( от 10 до 50 000 операций в секунду)

2)Средние (от 50 000 до 1 000 000 миллиона операций в секунду)

3)Большие (свыше 1 000 000 операций в секунду )

II) Емкостью памяти ( это наибольшее кол-во информации выраженное в определенных единицах, которое может одновременно храниться в памяти)

По назначению конструктивных особенностей ЭВМ можно разделить

1)ЭВМ общего назначения которые широко используются почти во всех областях

2)Проблемноореинтировачные ЭВМ , такие машины используются для выполнения ограниченного круга задач . Они подразделяются на мини и микро ЭВМ . Мини ЭВМ обладают ограниченными возможностями информации

Микро ЭВМ имеют малый объем памяти . Предназначены для индивидуального использования . Могут быть электронноклавишные машины, которые используются в качестве вспомогательных при решении задач

3)Специализированные ЭВМ они предназначены для решения спец. Задач. Они могут быть управляющие и счетные. Управляющие как правило используются для управления технологическим прогрессом в автоматическом режиме.

3. Обобщенная структурная схема вычислительной МПС. Назначение узлов входящих в состав МПС.

АЛУ

УУ

УВЫВ

УВВ

ЗУ

ПРОЦЕССОР

Вычислительные машины могут отличаться друга от друга констроктивностью ,точностью работы, быстродействием , но не зависимо от этого все они содержат 5 основных функциональных узлов:

1) УВВ-Устройство ввода предназначенно для ручного или автоматического ввода , хранения и автоматической записи в память машины исходных данных решаемой задачи, а так же программы вычисления

2) АЛУ-арифметически-логическое устройство предназначено для выполнения арифметических и логических операций над кодами чисел , в состав этого устройства входят :логические схемы , сумматор , регисторы и схема управления

3) УУ-устройство управления .Управляет работает взаимодействия составных частей вычислительной системы . Устройство управления и АЛУ называются процессором вычислительной системы (микропроцессор).

4) ЗУ-запоминающее уст-во предназначено для хранения введенной информации или программы вычислений и промежуточных данных

5) УВЫВ- уст-во вывода. Оно предназначено для автоматического приема результатов вычислений хранения и выдачи данных в форме удобной для пользователя. Все остальные узлы называются дополнительными . Их число и назначение зависит от области применения вычислительного комплекса

Основы алгебры логики. Способы представления логических функций: аналитический, табличный, графический.

Переключательные функции могут быть представлены различными способами. В табличной форме каждому из возможных наборов переменных ставится в соответствие значение функции (0 или 1). Табличный способ показателен и может быть применён для записи функции от любого числа переменных.

Проще выглядит аналитическая запись переключательных функций в виде формул. Существуют различные формы аналитической записи переключательных функций.

Нормальные формы .

Совершенные нормальные формы.

Любая переключательная функция может иметь несколько ДНФ и КНФ. Однозначность представления переключательной функции возможна при записи её в совершенных нормальных формах. Такие формы переключательной функции получают с помощью таблиц истинности этой функции.

Совершенная дизъюнктивная нормальная форма (СДНФ) представления переключательной функции запись функции X в виде дизъюнкции конъюнкции, для которых значение функции равно "1".

Каждая конъюнкция этой дизъюнкции включает каждую переменную только один раз в прямом или инверсном виде, при определённом наборе значений переменных истинна и носит название конституэнта единицы или минтерма.

Порядок перехода от табличного задания переключательной функции к её записи в СДНФ следующий:

1. Составить минтермы для строк таблицы истинности, на которых функция X равна "Г. Если значение переменной в строке равно 0, то в минтерме записывается отрицание этой переменной.

2. Записать дизъюнкцию составленных минтермов. которая и представляет переключательную функцию в СДНФ.

Это правило называют правилом записи переключательной функции по единицам.

Пример записи функции в СДНФ.

Имеется заданная таблица истинности. Запишем переключательную функцию в СДНФ для заданной таблицы 2.9

X_СНКФ= A̅B̅C̅v A̅BCvAB̅CvABC̅

Совершенная конъюнктивная нормальная форма (СКНФ) представления переключательной функции - запись функции X в виде конъюнкции дизъюнкций, для которых значение функции равно "О" Каждая дизъюнкция этой конъюнкции включает каждую переменную только один раз в прямом или инверсном виде. При определённом наборе значений переменных такие дизъюнкции обращаются в нуль и носят название конституэнта нуля или макстерма.

Порядок перехода от табличного значения переключательной функции к её записи в СКНФ следующий:

1. Составить макстермы для строк таблицы истинности на которых функция X равна "0^й. Если значение переменной в строке равно "1”, то в макстерне записывается отрицание этой переменной.

2. Записать конъюнкцию составленных макстермов. которая и будет представлять переключательную функцию в СКНФ.

Это правило называют также правилом записи переключательной функции по нулям.

Запись переключательной функции в СКНФ для приведённой таблицы истинности (таб.2.9) имеет вид:

X_СНКФ=(AvBvC̅)(AvB̅vC)(A̅vBvC)(A̅vB̅vC̅)

13. Инвертор. Схема построения, принцип работы, временная диаграмма и УГО. Применение.

Логический элемент "НЕ" (инвертор).

Инвертор реализует логическую операцию "НЕ". Электрическая схема и временная диаграмма работы простейшего логического ключа с резистивными связями представлена на рис. 17

Рис 17. Электрическая схема (а) и временная диаграмма работы (б) инвертора.

Пусть на вход ключа поступает отрицательное напряжение, представляющее собой логический "0" (интервал времени от 0 до t₁). Проходя через резистор базы R_Б, это напряжение понижает потенциал базы транзистора до такого уровня, при котором транзистор полностью открывается. Поскольку в открытом транзисторе сопротивление эмиттер-коллектор достаточно мало, то практически всё напряжение "падает’’ на резисторе R_К, и на выходе ключа устанавливается близкий к нулевому потенциал, соответствующий логической "1".

Если на вход ключа поступает логическая ”1" в виде высокого уровня напряжения (интервал времени t₁ - t₂), то благодаря источнику +Е_см на базе транзистора устанавливается положительный потенциал. При этом транзистор закрывается и на выходе устанавливается близкий к -Е_К потенциал, соответствующий логическому ”0". На электрических схемах инвертор обозначается следующим образом (рис. 18).

Рис.18. УГО логического элемента «НЕ»

14. Конъюнктор. Схема построения, принцип работы, временная диаграмма и УГО. Применение.

Логический элемент "И" (конъюктор).

Логический элемент "И" реализует логическую операцию "И". Электрическая схема и временная диграмма работы элемента приведены на рис.21

Рис.21. Электрическая схема (а), таблица истинности (б), временная диаграмма работы (в) конъюетора.

Рис.22. УГО логического элемента «И».

Рис.20. УГО логического элемента «ИЛИ»

Рис.25. Электрическая схема элемента «И-НЕ» с резистивно-ёмкостной связью.

Включение резисторов во входные цепи позволило снизить рабочие токи и потребляемую мощность элементов, увеличить нагрузочную способность и повысить помехоустойчивость. Однако это повлекло за собой некоторое снижение быстродействия (t_c=30-j-50Hc), повысило критичность схемы к разбросу параметров элементов. Для повышения быстродействия параллельно резисторам баз включаются конденсаторы.

Рис.26. Электрическая схема логического ключа на многоэмиттерном транзисторе.

Если на входы А, В, С, являющиеся эмиттерными переходами VT1, подать высокий уровень напряжения, соответствующий логической 'Г. то транзистор VT1 будет закрыт по эмиттерным переходам, и его коллекторный ток будет протекать через базу VT2. поддерживая его в открытом состоянии. Через открытый транзистор VT2 будет протекать коллекторный ток, создавая падение напряжения сответствующей полярности на резисторе R2. и с выхода X будет сниматься низкий уровень напряжения. Подача на один из входов низкого уровня напряжения приводит к тому, что откроется соответствующий змиттерный переход, ток базы VT1 замкнётся через открытый змиттерный переход, а транзистор VT2 при этом закроется и на выходе схемы будет сниматься высокий уровень напряжения. При подаче на все входы низкого уровня напряжения откроются все эмиттерные переходы и с выхода X будет сниматься высокий уровень напряжения.

Т.е. данная схема реализует функцию отрицания конъюкции, т.е. X=A̅ʌ̅B̅ʌ̅C̅.

С развитием и совершенствованием технологии базовым для схем ТТЛ стал ключ со сложным инвертором (рис.27).

Рис.27. Электрическая схема логического ключа на МЭТ со сложным инвертором.

Использование сложного инвертора позволило увеличить быстродействие, помехоустойчивость, нагрузочную способность и снизить требования к разбросу параметров транзисторов.