Елементи, вузли, блоки і пристрої обчислювальних машин
Для складання повного уявлення про структуру ЕОМ необхідно розглянути її елементну базу. Зазвичай при деталізації структури ЕОМ виділяють наступні структурні функціональні одиниці - елементи, вузли, блоки і пристрої. Кожна така одиниця відповідає строго визначеної операції, виконуваної ЕОМ при перетворенні інформації.
Елемент призначений для обробки одиничних електричних сигналів, відповідних бітам інформації. Знаходиться на самому нижньому рівні обробки інформації. Прикладом може служити елемент порівняння двох біт інформації.
Вузли забезпечують одночасну обробку групи електричних сигналів - інформаційних слів.
Блоки виконують деяку послідовність в обробки інформаційних слів - функціонально відокремлену частину машинних операцій. Як приклад можна привести блок вибірки команд.
Пристрої призначаються для виконання окремих машинних операцій і їх послідовностей. Наприклад, пристрій або пристрої введення-виведення [2].
В основу побудови всіх сучасних ЕОМ покладена технологія інтегральних мікросхем. Інтегральна схема (ІС) - це електронна мікросхема, всі компоненти якої, а також зв'язку між ними виконані на єдиній основі за допомогою одного технологічного циклу і мають загальну герметизації і захист від механічних пошкоджень [2].
ІС бувають малої і середньої ступені інтеграції (сотні і тисячі транзисторів в одному конструктивному корпусі). Такі ІС використовувалися в комп'ютерах третього покоління. З винаходом мікропроцесора з'явилися великі і надвеликі ІС (НВІС). У найближчому майбутньому слід очікувати появу в широкому доступі ультра НВІС. Кожна ИС виконується пошарово в кристалі напівпровідника (германій, кремній і т.д.). ІС складається з елементів, вузлів, блоків і фактично являє собою відособлену пристрій ЕОМ або групу пристроїв.
У НВІС відстань між активними елементами (транзисторами і діодами) всередині кристала становить 0,11-0,15 мікрона. Для порівняння, товщина людської волосини становить кілька десятків мікрон [4]
Мікропроцесор - це інтегральна мікросхема, до складу якої входять АЛУ і УУ, а також акумулятор (реєстр, в який поміщається результат виконання інструкції).
Кожен біт інформації суть електричний сигнал. У ЕОМ застосовують два способу представлення сигналів - імпульсний і потенційний. При імпульсному способі двійковій одиниці ставиться у відповідність наявність імпульсу (імпульс електричного струму або напруги), а відсутність імпульсу приймається за нуль. При потенційному способі, одиниця відповідає високому рівню напруги, а нуль - низького.
Розрізняють також коди уявлення і передачі інформації. При послідовному коді інформація передається по одиничної шині, а розряди інформаційних слів розділені за часом. При паралельному коді все розряди передаються одночасно, що прискорює обробку інформації, але вимагає додаткових витрат на апаратні засоби. Існує також паралельно-послідовний код, що поєднує переваги попередніх кодів. У цьому коді дані на обробку надходять в послідовному коді, а обробляються в паралельному.
У п. 2.7. ми розглянули основні логічні елементи ЕОМ. Крім цього елементи бувають формують і запам'ятовують. До формує елементам відносять різні підсилювачі-формувачі, які служать для вироблення електричних сигналів з необхідними параметрами, а також для відновлення параметрів сигналів (амплітуда, частота і т.д.).