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 PCPamięć Mikroprocesor Magistrala systemowa Urządzenie wejścia-wyjścia Urządzenie wejścia-wyjścia J.Nawrocki, Budowa komputera

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

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

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

6 J.Nawrocki, Budowa komputeraGeorge 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 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 komputeraAlgebra 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 komputeraAlgebra 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 komputeraAlgebra 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 komputeraAlgebra 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 komputeraAlgebra 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 komputeraAlgebra 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 komputeraAlgebra 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 komputeraPlan wykładu Algebra Boole’a Sumator Bramki Rejestry J.Nawrocki, Budowa komputera

16 Arytmetyka dziesiętna10110 1*102 + 0* 101 + 1* 100 = J.Nawrocki, Budowa komputera

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

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

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

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

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

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

23 J.Nawrocki, Budowa komputeraSumator 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 komputeraSumator 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 komputeraSumator 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 komputeraSumator 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 komputeraSumator 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 komputeraSumator 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 komputeraSumator 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 komputeraSumator 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 komputeraSumator 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 komputeraSumator 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 komputeraSumator 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 skończyliśmyC (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 komputeraPółsumator A0 B0 A B 1 C S Półsumator 1 1 C0 S0 1 J.Nawrocki, Budowa komputera

36 J.Nawrocki, Budowa komputeraSumator 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 komputeraSumator 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 komputeraPlan wykładu Algebra Boole’a Sumator Bramki Rejestry J.Nawrocki, Budowa komputera

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

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

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

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

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

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

47 J.Nawrocki, Budowa komputeraElement 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 zmieniElement 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 komputeraElement pamiętający S 1 R 1 Q 1 1 Stan po zapisaniu zera J.Nawrocki, Budowa komputera

50 J.Nawrocki, Budowa komputeraElement 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 zmieniElement 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 komputeraPrzerzutnik S-R S S Q R R J.Nawrocki, Budowa komputera

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

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

55 J.Nawrocki, Budowa komputeraRejestr 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 komputeraPodsumowanie 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 komputeraLiteratura B. Wilkinson, Układy cyfrowe, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 2000.  J.Nawrocki, Budowa komputera

58 J.Nawrocki, Budowa komputeraOcena 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