Datamaskiner og operativsystemer =>Datamaskinorganisering og arkitektur

Transkript

1 Datamaskiner og operativsystemer =>Datamaskinorganisering og arkitektur Lærebok: Computer organization and architecture/w. Stallings. Avsatt ca 24 timers tid til forelesning. Lærestoffet bygger på begrepsapparat fra digitalteknikk/boolsk algebra. Starter derfor på kap. 20 (nett-kapitell)

2 Forenklet datamaskin

3 Oversikt digatal del Boolsk algebra (+Karnaugh diagram) Kombinatoriske kretser Sekvensielle kretser Grunnleggende sammensatte komb. kretser Adressedekodere Multiplekser Svitsj Lage/spesifere kretser Minne

4 Boolsk algebra Variabels verdi: To mulige verdier (T(1) eller F(0)) Grunnleggende funksjoner: AND, OR og NOT. B A A AND B =A*B A OR B =A+B NOT A A

5 Boolsk algebra LINJE NR B A NOT A A AND B =A*B A OR B =A+B A XOR B A NAND B A NOR B

6 Boolsk algebra egenskaper Kommutativ A+B=B+A og A*B=B*A Distrubitiv A*(B+C)=A*B+A*C A+B*C=(A+B)*(A+C) Identitet 1*A=A og 0+A=A Invers A*NOT(A)=0 og A+NOT(A)=1 0*A=0 1+A=1 A*A=A A+A=A Assossiativ A*(B*C)=(A*B)*C og A+(B+C)=(A+B)+C DeMorgan NOT(A*B)=NOT(A)+NOT(B) og NOT(A+B)=NOT(A)*NOT(B)

7 Digitalteknikk Kombinatoriske kretser. Inngangsverdier gir utgangsverdier. Sekvens/rekkefølge/tid har ikke betydning. Følger logikk fra if-setninger i programmering. Sekvensielle kretser. Historikk og inngangsverdier har betydning. Sammenlign tilstandmaskiner, rekkefølge av linjer i et program. Teknologi: TTL (typisk grensesnitt) og CMOS (volum av det som utføres i datamaskiner).

8

9

10

11 Kombinatorike kretser/boolsk algebra. Se:

12 Andre egenskaper for porter En utgang kan levere signal til mange innganger Flere utganger kan ikke kobles sammen Utganger mot (data)busser. Spessielt. 1. Threestate. Bare en utgang aktiv til en hver tid. 2. Åpen kollektor (+Vise figurer)

13 Kombinatoriske kretser Sannhetstabell Minterm og sum av produkter. Boolsk uttrykk kan settes opp som en sum av mintermer og realiseres. Gir en OG ELLER struktur (omformes til NAND NAND struktur). Kan som regel forenkles.

14 Eksempel sum av produkt Sannhetstabell: Minterm plukker ut en enkelt linje i sannhetstabell som er sann. (Produkt som inneholder alle variable.) Boolsk uttrykk kan settes opp som sum av mintermer. F=Ʃ(0,2,6)=C *B *A +C *B*A +C*B*A (x står for NOT(x)) Kan forenkles til C *A +B*A Tegne fire kretsalternativer på tavle. l.nr C B A F

15 Produkt av sum Alternativ brukes produkt av summer. Maksterm sum som inneholder alle variable. Plukker ut linjer som er 0 (ikke sann). Struktur ELLER OG som kan gjøres om til NOR NOR struktur. Eks.F=π(1,3,4,5,7)=M 1 *M 3 *M 4 *M 5 *M 7 =(C+B+A )*(C+B +A )*(C +B+A)*(C +B+A )*(C +B +A ) som kan forenkles til A *(C +B)

16 Karnaughdiagram 1 rute tilsvarer 1 linje i sannhetstabell. Bygges opp slik at 2 ruter med felles kant så er det bare 1 variabel som skifter verdi. x*y*a+x*y*a =x*y*(a+a )=x*y Mellom 2 naboruter skifter bare 1 variabel verdi => 2 naboruter kan uttrukkes ved produkt av (alle -1)variabel. Nabogrupper av 2 naboruter kan tilsvarende slås sammen slik at 1 firergruppe fjerner 2 variable i produkt.. Sannhetstabell rute nummerering

17 Karnaughdiagram Eksempler for overlappende grupper. Grupper der alle element er dekket av andre grupper kan utelates. (se fig 20.9 side 20.13) Don t care. Vanlige notasjoner d, -, x. Kan forenkle uttrykk i stor grad. Bemerk at man gjerne bør vurdere om don t care bør brukes til forenkling eller om det er kombinasjoner som burde trigge en alarm/feilsituasjon. (se fig side 20.14)

18 Karnauhdiagram BA C= C= C B Naboruter. (uavhengighet av en variabel forsvinner, her C) CBA + CBA = BA F = C B + B A

19 Viktige sammensatte kombinatorikske kretser Multipleksere (og demultiplekser). Se fig Grunnleggende del egentlig adressedekoding. (Ofte laget for også å slippe gjennom analoge verdier, dvs ikke krets fig Samme type krets kan da brukes for multipleksing og demultipleksing.) Dekodere (og kodere. Definisjon av forskjell varierer. Adressedekodere (se fig. Fig og 20.16) Adressekodere

20 Sekvensielle kretser Lages ved tilbakekoblede kombinatoriske kretser. Historikk/sekvens har betydning. Vesentlige komponenter: Låser Vipper Registre Timing: Bruk av klokke, når tildeles ny verdi ut, kriterie for hva som leveres ut i neste klokkepulsperiode.

21 1 bits lager (uten adressering og omstilling)

22 Sekvensielle kretser Vekt på dataregistre (1. parallell, 2. seriell +universal) Bemerk forskjell på synkrone og asynkrone (ripple through).

23 Programmerbare kretser ol PLA (Programmable Logic Array) Bygget opp etter sum av produkt metoden. Bruker kan programere krets en gang. Kommentere i forhold til Bruk av porter Bruk av ROM/PROM/EPROM ROM PROM, EPROM, EEPROM, FLASH med mer FPGA (field-programmable gate array) og ev. litt om mikrokontrollere-