При розгляді структури будь-якої ЕОМ зазвичай проводять її деталізацію. Як правило, в структурі ЕОМ виділяють наступні структурні одиниці: пристрої, вузли, блоки і елементи. Така деталізація відповідає цілком певними операціями перетворення інформації, закладеним в програмах користувачів.
Нижній рівень обробки реалізують елементи. Кожен елемент призначається для обробки одиничних електричних сигналів, відповідних бітам інформації. Вузли забезпечують одночасну обробку групи сигналів - інформаційних слів. Блоки реалізують деяку послідовність в обробці інформаційних слів - функціонально відокремлену частину машинних операцій (блок вибірки команд, блок запісічтенія і ін.). Пристрої призначаються для виконання окремих машинних операцій і їх послідовностей.
У загальному випадку будь-яка структурна одиниця ЕОМ забезпечує перетворення вхідної інформації Х в вихідну У (див. Рис. 1).
Мал. 1. Подання схеми ЕОМ
В цьому випадку залежностями y j = f (x 1, x 2, ..., x i, ..., x n), де x i - i-й вхід; n - число входів; y i - i- й вихід; m - число виходів в пристрої, можна описувати алгоритм роботи будь-якого пристрою ЕОМ.
Всі сучасні обчислювальні машини будуються на комплексах системах інтегральних мікросхем (ІС). Електронна мікросхема називається інтегральною, якщо її компоненти і з'єднання між ними виконані в єдиному технологічному циклі, на єдиному підставі і мають загальну герметизацію і захист від механічних впливів. Кожна мікросхема являє собою мініатюрну електронну схему, сформовану пошарово в кристалі напівпровідника: кремнію, германію та т.д. До складу мікропроцесорних наборів включаються різні типи мікросхем, але всі вони повинні мати єдиний тип міжмодульних зв'язків, заснований на стандартизації параметрів сигналів взаємодії (амплітуда, полярність, тривалість імпульсів і т.п.). Основу набору зазвичай складають великі БІС і навіть надвеликі інтегральні схеми. На черзі слід очікувати появи ультра великих ІС (УБИС). Крім них зазвичай використовуються мікросхеми з малої і середньої ступенем інтеграції (СІС). Функціонально мікросхеми можуть відповідати пристрою, вузла або блоку, але кожна з них складається з комбінації найпростіших логічних елементів, що реалізують функції формування, перетворення, запам'ятовування сигналів і т.д.
Елементи ЕОМ можна класифікувати за різними ознаками. Найбільш часто такими ознаками є:
• технологія їх виготовлення і т.д.
У ЕОМ широко застосовують два способи фізичного представлення сигналів: імпульсний і потенційний. При імпульсному способі подання сигналів одиничному значенню деякої двійковій змінної ставиться у відповідність наявність імпульсу (струму або напруги), нульового значення - відсутність імпульсу (рис.2. А). Тривалість імпульсного сигналу не перевищує один такт синхроимпульсов.
При потенційному або статичному поданні сигналів одинично значення двійковій змінної відображається високим рівнем напруги, а нульове значення - низьким рівнем (рис. 2. б).
Мал. 2. Представлення інформації в ЕОМ: а - імпульсні сигнали; б - потенційні сигнали
Незалежно від виду сигналів розрізняють послідовний і паралельний коди передачі та подання інформації в ЕОМ.
При послідовному коді представлення даних використовуються поодинокі шини або лінії передачі, в яких сигнали, відповідні окремим розрядам даних, рознесені в часі. Обробка такої інформації проводиться послідовно розряд за розрядом. Такий вид уявлення і передачі даних вимагає досить економічних по апаратурним витратам схем обробки даних. Час же обробки визначається числом оброблюваних сигналів (розрядів).
Паралельний код відображення і передачі інформації передбачає паралельну і одночасну фіксацію всіх розрядів даних на різних шинах, тобто паралельний код даних розгорнуто в просторі. Це дає можливість прискорити обробку в часі, але витрати на апаратурні засоби при цьому зростають пропорційно числу оброблюваних розрядів.
У всіх обчислювальних машинах використовуються і параллельнопоследовательние коди подання інформації. При цьому інформація відображається частинами. Частини надходять на обробку послідовно, а кожна частина даних представляється паралельним кодом.
За своїм призначенням елементи діляться на:
До формує елементів відносяться різні формувачі, підсилювачі, підсилювачі-формувачі і т.п. Дані елементи служать для вироблення певних електричних сигналів, відновлення їх параметрів (амплітуди, полярності, потужності, тривалості).
У кожній ЕОМ є спеціальні блоки, що формують сигнали тактової частоти, серії синхронізуючих і керуючих сигналів, які координують роботу всіх схем ЕОМ. Інтервал часу між імпульсами основної частоти називається тактом. Тривалість такту є важливою характеристикою ЕОМ, що визначає її потенційну продуктивність. Час виконання будь-якої операції ЕОМ пов'язано з певним числом тактів.
Найпростіші логічні елементи перетворять вхідні сигнали відповідно до елементарними логічними функціями, розглянутими раніше. У свою чергу, отримані сигнали можуть формувати наступний рівень сигналів і т. Д.
Складні перетворення відповідно до необхідних логічними залежностями можуть призводити до побудови багаторівневих схем. Кожна така схема являє собою композицію найпростіших логічних схем.