Организация общей структуры компьютерной системы

Университет Ташкентский информационной технологии
Имени АлХоразмий Каршинский филиал


Предмет : Организация компьютера


Тема : таблица истинности


Выполнил : Ж.Нусратов


Группа: ТТ1220С

Тема: Организация общей структуры компьютерной системы
Цель работы: углубление и закрепление теоретических знаний, приобретение навыков разработки узлов ЭВМ на структурном, функциональном и алгоритмическом уровнях.


Теоретическая часть:
Архитектура - понятие организации компьютера, включающее аппаратное
построение, обработку данных, управление и связи в таких объектах, как
процессоры, система памяти, графическая и звуковая подсистемы, набор шин
компьютера, организация ввода/вывода, а также систему команд компьютера.
Структурная классификация отражает способ построения аппаратной части
вычислительных систем, т.е. состав технических средств и связи между ними
(рис. 1).
По рассматриваемому признаку компьютерные системы делятся на два
класса: сосредоточенные и распределенные. У сосредоточенных систем все
устройства располагаются в одном корпусе, на одном столе или в одном
помещении. Длина каналов связи между устройствами мала, а время обмена
информацией гораздо меньше, чем время решения задач. Среди таких систем
одно машинные – наиболее простые и в настоящее время наиболее
распространенные.


Задания:
На основании общих и индивидуальных исходных данных:
1. Разработать структуру вычислительной машины на базе общей шины
2. Составить структурную схему рабочей ЭВМ
3. Разработать структурную схему процессора
4. Построить схему блока синхронизации
5. Построить схемы подключения монитора и клавиатуры.

1. 
   Структуры вычислительных машин
   

В настоящее время примерно одинаковое распространение получили два способа построения вычислительных машин: с непосредственными связями и на основе шины.
Типичным представителем первого способа может служить классическая фон-неймановская ЭВМ . В ней между взаимодействующими устройствами (процессор, память, устройство ввода/вывода) имеются непосредственные связи. Особенности связей (число линий в шинах, пропускная способность и т. и.) определяются видом информации, характером и интенсивностью обмена.
Достоинством архитектуры с непосредственными связями можно считать возможность развязки «узких мест» путем улучшения структуры и характеристик только определенных связей, что экономически может быть наиболее выгодным решением.
У фон-неймановских ЭВМ таким «узким местом» является канал пересылки данных между ЦП и памятью, и «развязать» его достаточно непросто. Кроме того, ЭВМ с непосредственными связями плохо поддаются реконфигурации.
В варианте с общей шиной все устройства вычислительной машины подключены к магистральной шине, служащей единственным трактом для потоков команд, данных и управления (рисунок 5.3). Наличие общей шины существенно упрощает реализацию ЭВМ, позволяет легко менять состав и конфигурацию машины. Благодаря этим свойствам шинная архитектура получила широкое распространение в мини- и микроЭВМ. Вместе с тем, именно с шиной связан и основной недостаток архитектуры: в каждый момент передавать информацию по шине может только одно устройство. Основную нагрузку на шину создают обмены между процессором и памятью, связанные с извлечением из памяти команд и данных и записью в память результатов вычислений. На операции ввода/вывода остается лишь часть пропускной способности шины. Практика показывает, что даже при достаточно быстрой шине для 90% приложений этих остаточных ресурсов обычно не хватает, особенно в случае ввода или вывода больших массивов данных.


2) Вариант ЭВМ с общей шиной
В целом следует признать, что при сохранении фон-неймановской концепции последовательного выполнения команд программы шинная архитектура в чистом ее виде оказывается недостаточно эффективной. Более распространена архитектура с иерархией шин, где помимо магистральной шины имеется еще несколько дополнительных шин. Они могут обеспечивать непосредственную связь между устройствами с наиболее интенсивным обменом, например процессором и кэш-памятью.
Другой вариант использования дополнительных шин - объединение однотипных устройств ввода/вывода с последующим выходом с дополнительной шины на магистральную. Все эти меры позволяют снизить нагрузку на общую шину и более эффективно расходовать ее пропускную способность.

3.