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

Arytmetyka dziesiętna 10110 1*102 + 0* 101 + 1* 100 = 100 + 0 + 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) 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 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) 0 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) 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 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) 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) 1 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) 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) 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) 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

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 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 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 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 Plan wykładu Algebra Boole’a Sumator Bramki Rejestry 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 Plan wykładu Algebra Boole’a Sumator Bramki Rejestry 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 Q 1 1 Stan po zapisaniu 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

J.Nawrocki, Budowa komputera Literatura B. Wilkinson, Układy cyfrowe, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2000.  J.Nawrocki, Budowa komputera

J.Nawrocki, Budowa komputera Ocena wykładu 1. Wrażenie ogólne? (1 - 6) 2. Zbyt wolno czy zbyt szybko? 3. Czy dowiedziałeś się czegoś ważnego? 4. Co poprawić i jak? J.Nawrocki, Budowa komputera