Этапы развития вычислительной техники

1 Механическая вычислительная техника.

2 Электромеханическая вычислительная техника (реле).

3 Ламповая вычислительная техника.

Применение транзисторов привело к разработке новых машин.

4 Транзисторная вычислительная техника.

Объединение нескольких транзисторов на одном кристалле привело к получению интегральных схем.

5 Вычислительная техника с интегральными микросхемами.

Появились первые персональные машины – калькулятор.

6. Объединение интегральных микросхем в большие интегральные микросхемы

7. Оптические вычислительные устройства

Принцип работы вычислительных устройств

Для работы вычислительного устройства необходим генератор, формирующий импульсы. Каждый импульс имеет фронт, по которому производится действие. Один период - такт.

П – процессор

Г – генератор

ША – шина адреса

ШД – шина данных

ШУ – шина управления

Тактовый генератор формирует непрерывную последовательность тактовых импульсов. Одновременно устройство может «общаться» (записывать, считывать) только с одним процессором, поэтому используется принцип адресации. Каждое устройство имеет единственный индивидуальный адрес, который задается на шине адресов двоичным кодом. Все остальные устройства (ячейки памяти, порты ввода/вывода), адрес которых не соответствует установленной комбинации на шине адреса, находятся в нейтральном состоянии. Данные в процессе обмена между процессором и внешнем устройством передаются по шине данных.

ЦП – центральный процессор;

ВУ – вычислительное устройство;

П – память

УВВ – устройство ввода вывода

Каждый порт ввода/вывода имеет дешифратор адреса, который постоянно анализирует состояние шины адреса и активирует порт в случае, если адрес, установленный на шине адреса, соответствует адресу присвоенному конкретному порту. Анализ состояния шины адреса проводится с помощью операции «исключающее или».

Методы ввода / вывода данных в ву

Методы ввода/вывода данных определяются типом прибора. Один из методов – с помощью интерфейса. Интерфейс бывает последовательный и параллельный.

Логический элемент представляет собой устройство, предназначенное для обработки информации в цифровой форме. На рисунке представлена схема простейшего логического элемента.

Существует 4 состояния логического элемента:

1.Оба ключа разомкнуты. Выход находится в нейтральном (высокоимпидансном) состоянии (z – состояние). Применяется для избежания конкуренции сигналов при параллельном подключении выходов устройств к шинам.

2.Замкнут ключ 1. В этом случае выход подключен к шине питания, на выходе – логическая единица.

3.Замкнут ключ 2. Выход подключен к земле, на выходе логический ноль.

4.Замкнуты оба ключа. При этом возникает «неисправность второго рода» ( возникновение не нужного контакта) – аварийный процесс, при котором оба ключа сгорают.

Конкуренция сигналов:

Хотя современные логические элементы и имеют в своем составе средства предотвращающие выгорание по выходу, но в этом случае уровень не соответствует ни 0 ни 1, возникает конкуренция по выходу.

Чтобы исключить конкуренцию выходных сигналов при одновременном обращении, каждое устройство имеет свой уникальный индивидуальный адрес и откликается оно только на него.