Федеральное агенство по образованию

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Управляющие и вычислительные системы»

Организация ЭВМ и систем.

Часть I.

Методические указания к лабораторному практикуму для студентов дневной формы обучения

Факультет – электроэнергетический

Специальность 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Вологда

УДК 681.3(075)

Организация ЭВМ и систем. Часть I. Методические указания к лабораторному практикуму. Вологда: ВоГТУ, 2008. – с.

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ

Составитель: Машкин А. В., канд. техн. наук, доцент каф. УВС ВоГТУ

Рецензент: Анкудинов В. Б., канд. техн. наук, доцент каф. АВТ ВоГТУ

ВВЕДЕНИЕ

Современные вычислительные машины (ВМ) и вычислительные системы (ВС) являются одним из самых значительных достижений научной и инженерной мысли, влияние которого на прогресс во всех областях человеческой деятельности трудно переоценить.

Несмотря на различия современных ВМ в них можно обнаружить много общего и соответственно дать определение ВМ. Так согласно ГОСТ 15971-90 электронной вычислительной машиной (ЭВМ) называется совокупность технических средств создающих, возможность проведения обработки информации и получение результата в необходимой форме с необходимым программным обеспечением, основные функциональные устройства которой выполнены на электронных компонентах.

Эффект, достигаемый за счет применения вычислительной техники, возрастает при увеличении масштабов обработки данных, т. е. концентрации по возможности больших объемов данных и процессов их обработки в рамках одной технической системы. Крупномасштабные системы обработки данных можно создавать, повышая производительность ЭВМ или объединяя многие ЭВМ в вычислительные комплексы и сети.

Методы проектирования и эксплуатации вычислительных комплексов, систем и сетей разрабатываются в рамках теории вычислительных систем. При этом считается, что термин «вычислительная система» охватывает и вычислительные, и управляющие, и информационно-измерительные системы, построенные на основе ЭВМ, многомашинных и многопроцессорных комплексов и вычислительных сетей.

Теория вычислительных систем (комплексов и сетей) состоит из двух основных разделов: архитектуры систем и метрической теории систем. Первый раздел – связан с изучением архитектуры вычислительных систем – общей логической организации систем, определяющей процессы обработки данных и включающей в себя методы представления данных, состав, назначение и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.

В первой части методических указаний описано выполнения четырех лабораторных работ. Две первые лабораторные работы посвящены изучению цифровых элементов и устройств, которые являются элементарной основой для создания сложных цифровых систем обработки информации и которые входят как составные части в эти системы. Например, в состав процессора входят такие цифровые устройства как регистры, счетчики, мультиплексоры и т.д. Исследование таких устройств проводится при помощи моделирования их работы в пакете Electronics WorkBench. Следующие две лабораторные работы посвящены исследованию работы ЭВМ с аккумуляторной архитектурой. Их выполнение проводится с использованием микро-ЭВМ «Микролаб КР580ИК80».

Лабораторная работа №1.

Исследование работы логических элементов и триггеров

1.1 Цель работы

Изучение принципа действия логических элементов и основных типов

триггеров.

1.2 Теоретические сведения

В устройствах обработки, приема, передачи и хранения информации широко используются элементы, входные и выходные значения которых могут принимать только два значения. Считается, что этим значениям сигнала условно соответствует два уровня – логическая единица («1») и логический нуль («0»). Элементы, осуществляющие простейшие преобразования с такими двоичными сигналами, называются логическими. Логические элементы, соединенные между собой определенным образом, позволяют создавать сложные цифровые системы обработки информации.

Теоретической базой построения цифровых систем обработки информации на основе логических элементов является алгебра логики, разработанная Дж. Булем в XIX веке. Переменная величина Х в алгебре логики (булевой алгебре) может принимать два значения Х=0 или Х=1. Существуют три основные операции, лежащие в основе алгебры логики: инверсия (логическое отрицание), дизъюнкция (логическое сложение) и конъюнкция (логическое умножение).

Инверсия называется также операцией НЕ и записывается в алгебраической форме в виде Y=X. Дизъюнкция такое преобразование называется также операцией ИЛИ и для двух переменных записывается в виде Y=X1+X2, либо в виде Y=X1Ú X2. Конъюнкция такое преобразование называется также операцией И - для двух переменных записывается в виде Y=X1× X2, либо Y=X1Ù X2. Условные обозначения логических элементов, осуществляющих преобразования И, ИЛИ, НЕ приведены на рисунке 1.1.