Budowa komputera Wstęp do informatyki Wykład 6 IBM PC XT (1983) (c) Jerzy Nawrocki TPI, Wykład 8 Wstęp do informatyki Wykład 6 IBM PC XT (1983) Budowa komputera Jerzy.Nawrocki@put.poznan.pl http://www.cs.put.poznan.pl/jnawrocki/wsb-wdi/ Copyright, 2005 © Jerzy R. Nawrocki Procesy współbieżne

Organizacja komputera IBM PC Pamięć Mikroprocesor Magistrala systemowa Urządzenie wejścia-wyjścia Urządzenie wejścia-wyjścia J.Nawrocki, Budowa komputera

Architektura typowego procesora Układ sterowania Licznik instr. Jednostka arytmetyczno- logiczna Rejestr Słowo stanu Rejestr Rejestr Rejestr J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Plan wykładu Algebra Boole’a Sumator Bramki Rejestry J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera George Boole 2.XI.1815 Narodziny w rodzinie szewca. 1829 Tłumaczenie z greckiego (wiersz Meleagera) 1831 Asystentura, Heigham’s School, Doncaster 1834 Otwarcie własnej szkoły w Lincoln 1844 „On a General Method of Analysis” i medal Royal Society 1849 Profesor matematyki, Queen’s College, Irlandia 1851 Dziekan Wydziału Nauk Ścisłych (Science) 1854 „An Investigation into the Laws of Thought [..]” 1855 Małżeństwo z Mary Everest George Boole 1815 – 1864 J.Nawrocki, Budowa komputera

Algebra liczb naturalnych <N, 0, s, +, - , *, /> 1 = s(0) 2 = s(1) 3 = s(2) . . . x + 0 = x x + s(y) = s(x + y) x * 0 = 0 x * s(y) = x + x * y J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Algebra Boole’a <{F, T}, T, not, and, or> George Boole 1815 – 1864 F = not T A not A F T A ≡ Mieszko był królem. B ≡ Nie prawda, że Mieszko był królem. B ≡ not A J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Algebra Boole’a <{F, T}, T, not, and, or> George Boole 1815 – 1864 A B A and B F T A ≡ Mieszko był królem. B ≡ Chrobry był królem. C ≡ Mieszko był królem i Chrobry był królem. C ≡ A and B J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Algebra Boole’a <{F, T}, T, not, and, or> George Boole 1815 – 1864 A B A or B F T J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Algebra Boole’a <{0, 1}, 1, not, and, or> 1 – włączone lub wysoki poziom napięcia (5 V) 0 – wyłączone lub niski poziom napięcia (0 V) A not A 1 A B A and B 1 A B A or B 1 J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Arytmetyka binarna 1012 1*22 + 0* 21 + 1* 20 = 4 + 0 + 1 J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) 1 0 1 1 1 A = 7 (0 + 4 + 2 + 1) + 0 0 1 1 B = 3 (0 + 0 + 2 + 1) J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) 1 1 0 1 1 1 A = 7 (0 + 4 + 2 + 1) + 0 0 1 1 B = 3 (0 + 0 + 2 + 1) 1 0 J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) 1 1 1 0 1 1 1 A = 7 (0 + 4 + 2 + 1) + 0 0 1 1 B = 3 (0 + 0 + 2 + 1) 1 0 1 0 S = 10 (8 + 0 + 2 + 0) 1 1 A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 1 S3 S2 S1 S0 J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) 1 1 1 0 1 1 1 A = 7 (0 + 4 + 2 + 1) + 0 0 1 1 B = 3 (0 + 0 + 2 + 1) 1 0 1 0 S = 10 (8 + 0 + 2 + 0) Półsumator Sumator 3 Sumator 2 Sumator 1 A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 S3 S2 S1 S0 J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) 1 1 1 0 1 1 1 A = 7 (0 + 4 + 2 + 1) + 0 0 1 1 B = 3 (0 + 0 + 2 + 1) 1 0 1 0 S = 10 (8 + 0 + 2 + 0) A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 C2 C1 C0 Sumator 3 Sumator 2 Sumator 1 Półsumator C3 C2 C1 C0 S3 S2 S1 S0 J.Nawrocki, Budowa komputera

Sumator 4-bitowy – tu skończyliśmy C (Carry – przeniesienie) 1 1 1 0 1 1 1 A = 7 (0 + 4 + 2 + 1) + 0 0 1 1 B = 3 (0 + 0 + 2 + 1) 1 0 1 0 S = 10 (8 + 0 + 2 + 0) A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 C2 C1 C0 Sumator 3 Sumator 2 Sumator 1 Półsumator C3 C2 C1 C0 S3 S2 S1 S0 J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Półsumator A0 B0 A B 1 C S Półsumator 1 1 C0 S0 1 J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) 1 1 1 0 1 1 1 A = 7 (0 + 4 + 2 + 1) + 0 0 1 1 B = 3 (0 + 0 + 2 + 1) 1 0 1 0 S = 10 (8 + 0 + 2 + 0) A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 C2 C1 C0 Sumator 3 Sumator 2 Sumator 1 Półsumator C3 C2 C1 C0 S3 S2 S1 S0 J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Sumator A B C0 1 C1 S A1 B1 C0 1 1 Sumator 1 1 1 C1 S1 1 1 1 J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Tranzystor Tranzystor NPN Shockley, Brattain, Bardeen Bell Labs, 1947 Tranzystor PNP J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Bramki <{F, T}, T, not, and, or> NOT AND OR Jack Kilby Texas Instr., 1958 J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Bramka NAND NAND not ( and (x, y) ) Technologia TTL (Transistor-Transistor Logic) Texas Instruments 1962 J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Półsumator A B S C 1 A B A and B 1 A0 B0 Półsumator C0 S0 A B C J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Półsumator A B S C 1 A0 B0 S = AB + AB _ Półsumator C0 S0 A B S J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Półsumator A B S C 1 A0 B0 C Półsumator C0 S0 A S B J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Element pamiętający 1 S R 1 Q 1 1 J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Element pamiętający S 1 R 1 1 1 Q 1 1 1 1 Zapisanie zera J.Nawrocki, Budowa komputera

Zmiana z 0 na 1 niczego nie zmieni Element pamiętający Zmiana z 0 na 1 niczego nie zmieni 1 S 1 R 1 1 1 Q 1 1 1 1 Zapisanie zera J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Element pamiętający S 1 R 1 1 1 Q 1 1 1 1 Zapisanie jedynki J.Nawrocki, Budowa komputera

Zmiana z 0 na 1 niczego nie zmieni Element pamiętający Zmiana z 0 na 1 niczego nie zmieni 1 S 1 R 1 1 1 Q 1 1 1 1 Zapisanie jedynki J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Przerzutnik S-R S S Q R R J.Nawrocki, Budowa komputera

Przerzutnik S-R z wejściem zegarowym CL Q R R J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Przerzutnik typu D D S CL Q R D CL Q Symbol przerzutnika typu D J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Rejestr 4-bitowy Zapamiętane dane D Q D Q D Q D Q CL CL CL CL Rozkaz pamiętania Dane do zapamiętania J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Podsumowanie Wreszcie! Komputer – mikroprocesor – arytmometr – sumator n-bitowy Sumator i półsumator jako układ kombinacyjny zbudowany z bramek Algebra Boole’a i rodzaje bramek Rejestr J.Nawrocki, Budowa komputera