1
Systemy
mikrokomputerowe
1
Systemy
mikrokomputerowe
2
Model komputera von
Neumanna
Główną cechą tego modelu jest
istnienie programu.
Program to zbiór rozkazów
opisujących kroki, które należy
wykonać w zadanej kolejności.
.
3
Model komputera von
Neumanna
CPU – Jednostka centralna
(ang.Central Processing Unit)
ALU – Jednostka arytmetyczno-
logiczna (ang.Arithmetic and Logic
Unit)
INPUT – urządzenia wejściowe
OUTPUT – urządzenia wyjściowe
4
Model komputera von
Neumanna
Jednostka
Jednostka
sterująca
sterująca
Urządzeni
Urządzeni
a
a
wejściowe
wejściowe
Urządzeni
Urządzeni
a
a
wyjściowe
wyjściowe
Pamięć
Pamięć
ALU
ALU
linia sterująca
CPU
tutaj są przechowywane
program i dane
5
System
mikrokomputerowy
Jednostka systemowa
Do jednostki systemowej dołączone są różne
urządzenia peryferyjne służące do
wprowadzania i wyprowadzania danych z
systemu takie jak:
klawiatura
mysz
monitor
drukarka
6
Jednostka systemowa
Zbiór elementów elektronicznych
zamontowanych na płycie
drukowanej.
Elementy połączone są przewodzącymi
ścieżkami, które służą do przesyłania
sygnałów elektrycznych (cyfrowych).
Większość elementów elektronicznych
to układy scalone.
7
Mikroprocesor
Największy i najbardziej złożony układ
scalony na płycie.
Pełni funkcję jednostki centralnej
(CPU).
Zawiera miliony tranzystorów
łączonych w bramki logiczne
8
Pamięć
Na płycie drukowanej znajdują się
Na płycie drukowanej znajdują się
dwa podstawowe typy pamięci
dwa podstawowe typy pamięci
półprzewodnikowej:
półprzewodnikowej:
ROM
ROM
(Read Only Memory) - pamięć
(Read Only Memory) - pamięć
stała, z której można wyłącznie
stała, z której można wyłącznie
czytać
czytać
RAM
RAM
(Random Access Memory) -
(Random Access Memory) -
pamięć ulotna, którą można
pamięć ulotna, którą można
zapisywać i odczytywać.
zapisywać i odczytywać.
9
Pamięć operacyjna
Pamięci ROM oraz RAM tworzy
Pamięci ROM oraz RAM tworzy
pamięć główną, operacyjną
pamięć główną, operacyjną
systemu.
systemu.
10
Pamięć RAM
Służy do przechowywania danych i
Służy do przechowywania danych i
programów.
programów.
Jej zawartość jest tracona w
momencie odłączenia zasilania.
11
Pamięć ROM
Przechowuje programy systemowe
Przechowuje programy systemowe
oraz dane potrzebne do
oraz dane potrzebne do
uruchomienia komputera.
uruchomienia komputera.
12
Dysk twardy
Pamięć pomocnicza, znacznie
wolniejsza od pamięci głównej.
Służy do przechowywania plików
użytkownika.
Wykonanie programów zapisanych
na dysku twardym wymaga
wcześniejszego załadowania do
pamięci głównej.
13
Magistrala systemowa
Składa się z:
magistrali adresowej,
magistrali danych,
magistrali sterującej.
14
Zegar
Zegar w postaci układu scalonego
Zegar w postaci układu scalonego
zapewnia synchronizację pracy
zapewnia synchronizację pracy
magistral i działań procesora.
magistral i działań procesora.
15
Model pamięci
move
4
add 5
store
6
stop
1
2
Adres
Pamięć
główna
0
1
2
3
4
5
6
16
Języki wysokiego i niskiego
poziomu
Rozkazy takie jak move czy add
noszą nazwę rozkazów
maszynowych. Są rozumiane i
wykonywane przez procesor.
Programowanie na tym poziomie nosi
nazwę programowania w języku
niskiego poziomu i wymaga
znajomości architektury komputera.
17
Języki wysokiego i niskiego
poziomu
Języki zbliżone do mowy potocznej tj.
Pascal czy C są nazwane językami
wysokiego poziomu.
Instrukcja w języku wysokiego poziomu
dla poprzedniego przykładu:
SUM:=A + B
Za zamianę języka wysokiego poziomu
do języka maszynowego odpowiada
kompilator
18
Cyfrowe układy logiczne
19
Bramka NOT (negacja)
Najprostszą bramką logiczną jest
inwerter, realizujący negację, czyli
odwrócenie stanu logicznego.
Wejście
A
Wyjście
Y
0
1
1
0
20
Bramka AND (iloczyn)
Bramka ta realizuje tzw. iloczyn logiczny. Na wyjściu stan
"1" występuje tylko i wyłącznie wtedy gdy na wszystkich
wejściach bramki ustawiony jest również stan logiczny "1".
Bramka ta posiada conajmniej dwa wejścia, może jednak
posiadać ich więcej - teoretycznie nieskończenie wiele. W
praktyce spotyka się bramki posiadające do 8 wejść.
Natomiast wyjście wszystkie bramki mają tylko jedno.
wejście A wejście B wyjście Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
21
Bramka OR (suma)
Jest to tzw. bramka sumy logicznej. W przypadku
tej bramki wystarczy aby choć na jednym z jej
wejść pojawił się stan "1" i wtedy na wyjściu
również pojawi się jedynka logiczna "1".
Odnośnie ilości możliwych wejść - jak poprzednio.
wejście A wejście B wyjście Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
22
Bramka NAND (negacja
iloczynu)
Bramka ta stanowi jakby połączenie bramki AND i NOT.
Zero logiczne "0" na wyjściu jest ustawiane tylko wtedy
gdy na obu wejściach jest jedynka logiczna "1". Widać
więc, że jest ona dokładną odwrotnością bramki AND -
porównaj tablice prawdy dla obu bramek. Również i ta
bramka może mieć wiele wejść i tylko jedno wyjście.
wejście A wejście B wyjście Y
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
23
Bramka NOR (negacja
sumy)
Bramka ta jest odwrotnością bramki OR. Zero
na wyjściu pojawia się zawsze wtedy, gdy
choćby na jednym z wejść jest jedynka
logiczna. Tylko wtedy gdy wszystkie wejścia są
ustawione w stan "0" na wyjściu pojawia się
"1".
wejście A wejście B wyjście Y
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
24
Bramka XOR (negacja
sumy)
Zero na wyjściu pojawia się zawsze
wtedy, gdy na wszystkich wejściach
jest taka sama wartość logiczna.
wejście A wejście B wyjście Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0