Булева алгебра Комбинаторные схемы Арифметико-логические устройства
Энергонезависимая память ОЗУ Асинхронные шины Конвейерный режим шины памяти процессора Шина USB

Архитектура персонального компьютера

Арифметико-логические устройства

Большинство компьютеров содержат одну схему для выполнения над двумя машинными словами операций И, ИЛИ и сложения. Обычно эта схема для п-разрядных слов состоит из п идентичных схем — по одной для каждой битовой позиции. На рисунке 3.18 изображена такая схема, которая называется арифметико-логическим устройством (АЛУ). Это устройство может вычислять одну из 4-х следующих функций: А И В, А ИЛИ В, Б или А + В. Выбор функции зависит от того, какие сигналы поступают на линии Fo и Ft. 00, 01, 10 или 11 (в двоичной системе счисления). Отметим, что здесь А + В означает арифметическую сумму Л и В, а не логическую операцию И.

Рис. 3.18. Одноразрядное АЛУ

В левом нижнем углу схемы находится двухразрядный декодер, который генерирует сигналы включения для четырех операций. Выбор операции определяется сигналами управления .Ро и В зависимости от значений Р0 и ^ выбирается одна из четырех линий разрешения, и тогда выходной сигнал выбранной функции проходит через последний вентиль ИЛИ.

В верхнем левом углу схемы находится логическое устройство для вычисления функций АН В, А ИЛИ В и В, но только один из этих результатов проходит через последний вентиль ИЛИ в зависимости от того, какую из линий разрешения выбрал декодер. Так как ровно один из выходных сигналов декодера может быть равен 1, то и запускаться будет ровно один из четырех вентилей И. Остальные три вентиля будут выдавать 0 независимо от значений А и В.

Арифметические схемы Перейдем от СИС общего назначения к комбинаторным схемам СИС, которые используются для выполнения арифметических операций. Мы начнем с простой 8-разрядной схемы сдвига, затем рассмотрим структуру сумматоров и, наконец, изучим арифметико-логические устройства, которые играют существенную роль в любом компьютере. Сумматоры Компьютер, который не умеет складывать целые числа, практически немыслим. Следовательно, схема выполнения операций сложения является существенной частью любого процессора.

Обычно эта схема для п-разрядных слов состоит из п идентичных схем — по одной для каждой битовой позиции. АЛУ может выполнять не только логические и арифметические операции над переменными Л и В, но и делать их равными нулю, отрицая ENA (сигнал разрешения А) или ENB (сигнал разрешения В). Связав различные события с разными перепадами (фронтами и спадами), можно достичь требуемой последовательности выполнения действий

Память является необходимым компонентом любого компьютера. Без памяти не было бы компьютеров, по крайней мере таких, какие есть сейчас. Память используется для хранения как команд, так и данных. В следующих подразделах мы рассмотрим основные компоненты памяти, начиная с уровня вентилей. Мы увидим, как они работают, как из них можно построить память большой емкости. Синхронные защелки Эта схема имеет дополнительный синхронизирующий вход, который по большей части равен 0. Если этот вход равен 0, то оба выхода вентилей И равны 0, и независимо от значений 5 и защелка не меняет свое состояние. Триггеры Многие схемы при необходимости выбирают значение на определенной линии в заданный момент времени и запоминают его. Регистры Существуют различные конфигурации триггеров.


Компьютерные шины для соединения высокоскоростных периферийных устройств