У вентилі НЕ транзистори з'єднані таким чином, що реалізується операція инвертирования: приймаючи сигнал низького рівня, вентиль виробляє сигнал високого рівня і навпаки. На наведеному нижче малюнку схематично зображено вихідні стану вентиля АБО при різних значеннях сигналів, що подаються йому на вхід.
Мал. 4.1. Стану вентиля АБО
Всі інші логічні схеми комп'ютера, призначені для виконання різних операцій (в тому числі арифметичних) над інформацією, можуть бути побудовані шляхом з'єднання в різні комбінації вентилів трьох типів: І, АБО, НЕ. Нижче показана схема полусумматора, який складає два однорозрядних двійкових числа і видає один розряд їх суми та однорозрядних перенесення.
Мал. 4.2. схема полусумматора
Є також повні суматори, що враховують розряд переносу від попереднього складання. Сукупність (каскад) таких суматорів дозволяє обчислювати суму багаторозрядних двійкових чисел. Решта арифметичні операції можна виразити через додавання.
Такі схеми називають електронними. У перших електронних схемах кожен компонент виготовлявся окремо, а потім вони з'єднувалися за допомогою пайки. Удосконалення технології виготовлення транзисторів дозволило зменшити їх до мікроскопічних розмірів, відповідно зменшилися і розміри електронних схем. Це призвело до створення інтегральних мікросхем (ІС).
ІС - це кремнієва пластинка, в якій сформовано багатошарове хитросплетіння сотень схем, настільки крихітних, що їх неможливо розрізнити неозброєним оком. Наприклад, в процесорі Pentium використовуються елементи розміром 0,00035 мм. Відповідно до кількості компонент, розміщених на одній мікросхемі, розрізняють великі інтегральні схеми (ВІС) і надвеликі інтегральні схеми (НВІС).
Найбільш складні сучасні ІС мають розмір кілька см і містять до декількох мільйонів компонент. Завдяки цьому обчислювальні машини стали дешевшими, універсальними, малогабаритними, надійними і більш швидкодіючими, т. К. Тепер електричним імпульсам доводиться долати менші відстані.
Тема 5. Функціональне призначення пристроїв персонального комп'ютера і їх характеристики
5.1. Магістрально-модульний принцип побудови комп'ютера
Комп'ютер (ЕОМ) - це універсальне (багатофункціональний) електронне програмно-керований пристрій для зберігання, обробки і передачі інформації.
Архітектура ЕОМ - це загальний опис структури і функцій комп'ютера на рівні, достатньому для розуміння принципів роботи і системи команд ЕОМ. Архітектура не включає в себе опис деталей технічного і фізичного пристрою комп'ютера.
Основні компоненти архітектури ЕОМ - процесор, внутрішня (основна) пам'ять, зовнішня пам'ять, пристрої введення та пристрої виведення.
Наймасовішим типом ЕОМ в наш час є персональний комп'ютер (ПК). ПК - це малогабаритна ЕОМ, призначена для індивідуальної роботи користувача, оснащена зручним для користувача (дружнім) програмним забезпеченням.
Практично всі моделі сучасних ПК мають магістральний тип архітектури (в тому числі найпоширеніші в світі IBM PC та Apple Macintosh) Нижче представлена схема пристрою комп'ютерів, побудованих по магістральному принципом.
Мал. 5.1. архітектура ЕОМ
1) керувати роботою ПК за заданою програмою;
2) виконувати операції обробки інформації.
Пам'ять комп'ютера поділяється на внутрішню і зовнішню. Внутрішня пам'ять ПК включає в себе оперативний пристрій (ОЗУ) і постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ).
ОЗУ - швидка, напівпровідникова, енергозалежна пам'ять. У ОЗУ зберігаються виконується в даний момент програма і дані, з якими вона безпосередньо працює. ОЗУ - це пам'ять, яка використовується як для читання, так і для запису інформації. При відключенні електроживлення інформація в ОЗП зникає (енергозалежність).
ПЗУ - швидка, незалежна пам'ять. ПЗУ - це пам'ять, призначена тільки для читання. Інформація заноситься в неї один раз (зазвичай в заводських умовах) і зберігається постійно (при включеному і вимкненому комп'ютері). У ПЗП зберігається інформація, присутність якої постійно необхідно в комп'ютері. Зазвичай це компоненти операційної системи (програми контролю обладнання, програма початкового завантаження ЕОМ і ін.).
У сучасному ПК реалізований принцип відкритої архітектури. Цей принцип дозволяє змінювати склад пристроїв (модулів) ПК. До інформаційної магістралі можуть підключатися додаткові периферійні пристрої, одні моделі пристроїв можуть замінюватися на інші. Можливе збільшення внутрішньої пам'яті, заміна мікропроцесора на більш досконалий. Апаратне підключення периферійного пристрою до магістралі здійснюється через спеціальний блок - контролер (інша назва - адаптер). Програмне управління роботою пристрою проводиться через програму - драйвер, яка є компонентою операційної системи. Отже, для підключення нового периферійного пристрою до комп'ютера необхідно використовувати відповідний контролер і встановити в ОС відповідний драйвер. Драйвери пристроїв - це спеціальні програми, які доповнюють систему введення-виведення DOS і забезпечують обслуговування нових або нестандартне використання наявних пристроїв. Драйвери завантажуються в пам'ять комп'ютера при завантаженні операційної системи, їхні імена вказуються в спеціальному файлі (config.sys). Така схема полегшує додавання нових пристроїв і дозволяє робити це, не торкаючись системні файли DOS.
5.2. Основні компоненти комп'ютера і їх характеристики
На малюнку 5.1 наведені основні компоненти, без яких не можлива робота комп'ютера. Далі призначення і характеристики кожного пристрою будуть розглянуті докладно.
Процесор - центральний пристрій комп'ютера. Мікропроцесор (МП) - це надвелика інтегральна схема, яка реалізує функції процесора ПК. Мікропроцесор створюється на напівпровідниковому кристалі (або декількох кристалах) шляхом застосування складної мікроелектронної технології.