Budowa komputera Wstęp do informatyki Wykład 6 IBM PC XT (1983)

Prezentacja na temat: "Budowa komputera Wstęp do informatyki Wykład 6 IBM PC XT (1983)"— Zapis prezentacji:

1 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 Copyright, 2005 © Jerzy R. Nawrocki Procesy współbieżne

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

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

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

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

6 J.Nawrocki, Budowa komputera
George Boole 2.XI 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

7 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

8 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

9 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

10 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

11 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

12 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

13 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

14 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

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

16 Arytmetyka dziesiętna
10110 1*102 + 0* 101 + 1* 100 = J.Nawrocki, Budowa komputera

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

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

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

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

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

22 J.Nawrocki, Budowa komputera
Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) A = 7 ( ) + B = 3 ( ) S = 10 ( ) J.Nawrocki, Budowa komputera

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

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

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

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

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

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

29 J.Nawrocki, Budowa komputera
Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) A = 7 ( ) + B = 3 ( ) S = 10 ( ) 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

30 J.Nawrocki, Budowa komputera
Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) A = 7 ( ) + B = 3 ( ) S = 10 ( ) 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

31 J.Nawrocki, Budowa komputera
Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) A = 7 ( ) + B = 3 ( ) S = 10 ( ) 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

32 J.Nawrocki, Budowa komputera
Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) A = 7 ( ) + B = 3 ( ) S = 10 ( ) 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

33 J.Nawrocki, Budowa komputera
Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) A = 7 ( ) + B = 3 ( ) S = 10 ( ) 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

34 Sumator 4-bitowy – tu skończyliśmy
C (Carry – przeniesienie) A = 7 ( ) + B = 3 ( ) S = 10 ( ) 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

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

36 J.Nawrocki, Budowa komputera
Sumator 4-bitowy C (Carry – przeniesienie) A = 7 ( ) + B = 3 ( ) S = 10 ( ) 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

37 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

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

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

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

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

42 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

43 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

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

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

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

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

48 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

49 J.Nawrocki, Budowa komputera
Element pamiętający S 1 R 1 Q 1 1 Stan po zapisaniu zera J.Nawrocki, Budowa komputera

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

51 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

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

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

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

55 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

56 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

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

58 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