Определение аппаратного обеспечения компьютера. Синтез логических схем на элементах 2И-НЕ и 2-ИЛИ-НЕ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
"ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Кафедра "Программное обеспечение
вычислительной техники и автоматизированных систем"
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе
по дисциплине архитектура ЭВМ
на тему:
"Определение аппаратного
обеспечения компьютера. Синтез логических схем на элементах 2И-НЕ и
2-ИЛИ-НЕ"
Студент Калмыкова Галина Олеговна Группа ВПР12
Специальность 231000 - Программная инженерия
Руководитель работы Жуковский А.Г.
Ростов-на-Дону 2013 г.
Оглавление
Введение
Часть 1. Определение аппаратного обеспечения компьютера и
построение его структуры
1.1 Состав аппаратной части ноутбука Samsung NP355V4C-S01RU
Часть 2. Синтез логических схем на элементах 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ
Заключение
Использованные источники
Введение
Целью данной работы является определение состава аппаратной
части компьютера с последующим построением его структурной схемы, а также
проведение синтеза логических схем на элементах 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ. Последнее в
свою очередь нашло очень широкое практическое применение, поскольку данная
операция позволяет уменьшить количество логических элементов, причем полученная
схема на выходе выдает тот же результат, что и исходная.
Часть 1.
Определение аппаратного обеспечения компьютера и построение его структуры
Рисунок 1 - структурная схема ноутбука Samsung NP355V4C-S01RU
1.1 Состав
аппаратной части ноутбука Samsung NP355V4C-S01RU
Процессор:
Производитель: ATI
Серия: AMD A10 (Trinity)
Количество модулей (ядер): 4
Тактовая частота: 2300ГГц\3200ГГц
Кэш второго уровня: 4096 Кб
Потребляемая мощность: 35Вт
Разрядность шины: 128 бит
Количество транзисторов: 1303 ммл.
Особенности: Radeon HD 7660G (650-1100MHz,384 потоковых
процессора, DirectX 11, Shader 5.0.)
Набор инструкций: SSE (1, 2,
3, 3S, 4.1, 4.2, 4A), x86-64, AES, AVX, FMA
Технология: 32 нм
Накопители информации:
а) Количество накопителей информации: 2
Модель накопителя информации: Samsung
Емкость: 750 Гб
Вид интерфейса: SATA II
локальный диск C (NTFS; 100)
локальный диск D (NTFS; 580)
б) Оптический накопитель: Hitachi HTS547575A9E384 DVD-RW
записывающее устройство DVD:
поддерживаемые CD форматы:
CD-R
CD-RW
поддерживаемые DVD форматы:
DVD-ROMRAMRRWR DLR DL+R+RW+R DL
Интерфейс: ИнтерфейсSATA - 2
Количество занятых слотов памяти: 2
Объем: 8192 Мб
Модуль памяти 1
Объем: 4096 Мб
Форм-фактор: SO-DIMM 204-pin
Тип: DDR3
Частота шины: 1600 МГц
Модуль памяти 2
Объем: 4096 Мб
Форм-фактор: SO-DIMM 204-pin
Тип: DDR3
Возможность увеличения объёма ОЗУ: есть
Модель материнской платы: AMD Trinity Comal FF
Чипсет: AMD A70M
Вид разъема: PCI
Максимальная тактовая частота: 2100Гц\3100МГц
Максимальный объем памяти: 8192 Мб
Тип южного моста: AMD A75
Максимальный объем ОЗУ: 8 Гб
Сетевой адаптер: Atheros AR9485WB-EG Wireless Network Adapter
Максимальная скорость: 21Мбит/с
Аппаратный адрес: E8-03-9A-CB-A5-D2
Адрес сетевого адаптера: 217.118.81.30
1.2 Описание
линейки процессоров AMD A10 (Trinity)
AMD Quad-Core A10-4600M APU - это четырехъядерный
(двухмодульный) процессор типичный представитель семейства Trinity, номинальная
частота которого составляет 2,3 ГГц. Процессор поддерживает технологию
динамического разгона AMD Turbo Core 3, и в этом режиме частота может
подниматься до 3,2 ГГц. Процессор построен на новой архитектуре
Bulldozer/Piledriver, кэш второго уровня закреплен не за отдельными ядрами как
это было раньше у процессоров семейства Liano, а за модулями, представляющие
собой двухъядерные (или полутора ядерные - как посмотреть) блоки. Процессор AMD
A10-4600M имеет два таких блока модуля и соответственно, объем кэша L2
составляет 2х2=4 Мбайт. Наряду с переработкой вычислительного блока процессора
компания AMD обновила и графическое ядро. В новый процессор - AMD встроила
действительно мощное графическое ядро. Так что быстрая оперативка, из которой
выделяется видеопамять, в данном случае просто необходима. Графическое ядро
состоит из 384 потоковых процессоров построенных на архитектуре VLIW4 и
работает на частотах до 686 МГц. Встроенное в AMD A10-4600M графическое ядро
называется: Radeon 7660G. В играх производительность AMD A10-4600M - в 1,5-3
раза выше, чем у Intel Core i5-2520M. Если сравнивать архитектуру Trinity с Ivy
Bridge, такого подавляющего превосходства не получится. Тепловыделение нового
процессора составляет 35Вт.
Процессоры Trinity - очень интересная точка в развитии
микропроцессорных архитектур AMD. Интересна она потому, что в ней наконец-то
встретились два основных потока этого развития. Первый поток - любимая игрушка
компании AMD последних лет, инициатива внедрения в процессоры
высокопроизводительных графических ядер, Fusion. Второй поток - новая,
разработанная с чистого листа архитектура Bulldozer. Название которой,
собственно, знаменует то, что весь мир насилия с ее помощью был успешно
разрушен до основания. Если быть до конца точным, в данном случае мы имеем дело
с немного улучшенной версией этой архитектуры, которая называется Piledriver.
SATA-2, Спецификация SATA (Serial ATA), описывающая
последовательный способ обмена информацией, впервые была представлена на Intel Developer Forum в 2000 году и была
окончательно доработана до версии - 1.0 в конце того же года. Первые продукты
начали появляться в 2001 году, а массовое производство началось в 2002-2003
годах. Новый последовательный интерфейс полностью совместим с традиционным -
параллельным. Для обмена в нем используются те же регистры и команды, что
обеспечивает совместимость с предыдущими версиями ATA.
В SATA нет необходимости использовать перемычки жестких дисков для
конфигурации роли накопителя в канале ATA как главное или подчиненное устройство, т.к. все
жесткие диски подключаются независимым информационным кабелем, который состоит
из 7 проводов, из которых 3 провода не используются, а оставшиеся 4
используются парами (одна пара для передачи, другая для приема). Кабель стал
тонким и круглым, что позволило снизить температуру компонентов внутри
системного блока компьютера за счет улучшения вентиляции. Теперь разъем
конструктивно предусматривает защиту от неправильного подключения. Изменившийся
разъем питания, до повсеместного появления в блоках питания разъемов для SATA, стал "головной
болью", т.к. приходится использовать дополнительный переходник. Это
негативно сказалось на надежности, т.к. увеличилось число контактов в цепи
питания жесткого диска, а современные жесткие диски являются достаточно мощными
потребителями энергии, особенно в момент запуска двигателя.
В параллельном интерфейсе ATA используются сигналы
амплитудой 5 вольт, а обеспечить такое напряжение на выходе микросхем,
питающихся от меньшего напряжения, стало затруднительным. Нахождение кабеля SATA вблизи источников
сильных электромагнитных помех нежелательно, т.к. в кабеле SATA уровень сигналов снижен
до 0.4 вольт, что привело к снижению помехозащищенности при передаче
информации. Поддержка подключения и замены жестких дисков без выключения
компьютера описана в стандарте опционально, и производители жестких дисков
стали реализовывать ее по своему усмотрению, что привело к различным проблемам
совместимости.
SATA не увеличивает производительность жестких
дисков, несмотря на заверения продавцов, а первая рыночная волна жестких
дисков, совместимых с SATA, имела даже худшую производительность по
сравнению с полностью аналогичными устройствами использующих классический
параллельный интерфейс. К тому же, широко разрекламированная технология
оптимизации очереди команд (NCQ) не принесла увеличения производительности по
сравнению с ранее использовавшейся в ATA и SCSI технологии TCQ.
Расширения SATA-2 направлены на повышение надежности этой
системы и оптимизацию обработки запросов, однако подавляющая часть нововведений
рассчитана на применение не в настольных компьютерах, а в серверах. Пропускная
способность SATA-2 составляет 300 мегабайт в секунду. Зачем потребовалось
увеличивать скорость шины в условиях, когда современный жесткий диск способен
использовать не более 60-70 процентов от пропускной способности SATA? Дело в том, что
спецификация SATA-2 предусматривает возможность подключения к одному порту
нескольких жестких дисков при помощи так называемого концентратора или
умножителя портов (port multiplier). При этом уменьшается число кабельных
соединений, экономится место и достигается возможность гибкого масштабирования
системы. Все это вызывает сложные чувства. Многим помнится, что SATA изначально
рекламировался как простой в использовании интерфейс, т.е. к каждому порту
можно подключить только одно устройство, что снимает всяческие проблемы с
установкой перемычек, ведь исчезают такие понятия, как Master и Slave применительно к
накопителям. Понятно, что это попытка воспользоваться уже готовой и
отработанной технологией для удешевления серверов, однако с точки зрения
потребителя такое решение выглядит несколько странно.
Спецификация SATA Revision 3.0 предусматривает возможность передачи
данных на скорости до 6 Гбит/с (600 Мбайт/с) и обладает полной обратной
совместимостью с устройствами, поддерживающие предыдущие версии стандарта. В
спецификации SATA 3.0 добавлены новые возможности, позволяющие улучшить работу NCQ, увеличить
энергосбережение и использовать новые, более компактные разъемы.
Процессор: 3 ггц, 1 ядро, кэш L2 1 мб, Кэш L116 Кб данных + 12 тыс.
микрокоманд, 64 бит, Intel, 0.09мкм, Pentium 4
DDR3 - это тип оперативной памяти
<#"700597.files/image002.gif">X3; Z2=X1X2; Z3=X2X3; Z4=Z1Z2; Y=Z3Z4
2. Составим таблицу истинности.
X1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
x2
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
x3
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
y
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
3. Совершенная дизъюнктивная нормальная форма.
компьютер логическая структура схема
Каждому члену СДНФ соответствует единичное значение функции.
. Проведем склеивание и поглощение, получим сокращенную
форму.
. Для проверки полученного результата проведем минимизацию другим
методом - с использованием карт Карно.
X1x2
x3
|
00
|
01
|
11
|
10
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
Области I соответствует
член ()
Области II соответствует
член (
Минимальные ДНФ, полученные различными методами, совпадают.
. Построим структурную схему устройства (рисунок 3).
Структурная схема содержит 4 элемента вместо 7 в
первоначальной схеме. Значительно сокращено число межэлементных соединений.
Однако в схеме использованы 3 различных элемента НЕ (ДД1), И (ДД2, ДД3), ИЛИ
(ДД4).
. Синтезируем схему в базисе 2И-НЕ.
. Для построения комбинационного автомата в базисе 2ИЛИ-НЕ
составим совершенную конъюнктивную нормальную форму.
(X1 X2 X3) (X1 X2 X3) (X1 X2 X3)
Каждому члену произведения СКНФ соответствует нулевое значение
функции.
. Проведем склеивание и поглощение, получим сокращенную форму.
(X1 X3) (X1 X2)
. Прямой подстановкой переменных x1, x2, x3 можно убедиться, что данная минимальная конъюнктивная
форма соответствует таблице истинности.
. Для проверки полученного результата проведем минимизацию также и
другим методом - с использованием карт Карно.
X1x2
x3
|
00
|
01
|
11
|
10
|
0
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
Области I соответствует
член (X1 X3).
Области II соответствует
член (X1 X2).
Минимальная конъюнктивная форма Y= (X1 X3) (X1 X2)
Минимальные КНФ, полученные различными методами, совпадают.
. Построим структурную схему устройства (рисунок 5).
Рисунок 5
Структурная схема содержит 4 элемента: Причем используются
различные элементы: НЕ (ДД1), ИЛИ (ДД2, ДД3), И (ДД4).
. Синтезируем схему в базисе 2ИЛИ-НЕ. Для этого используем формулы
Де Моргана. В результате преобразований получим:
Y= (X1 X3) (X1X2)
. Построим структурную схему в базисе 2ИЛИ-НЕ (рисунок 6).
Рисунок 6
Заключение
Проделав данную работу, был определен состав аппаратной части
компьютера Samsung NP355V4C-S01RU. Для этого был
использован следующий набор программного обеспечения:
а) SiSoftware
Sandra Lite
б) Everest
А также стандартные средства Windows.
Кроме того, был проведен синтез логических схем на базисе
2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ, который показал, что результат не содержит лишних элементов по
сравнению с исходной схемой.
Использованные
источники
1. http://ru.
wikipedia.org/wiki/Карты_Карно 3.06.13
2. http://ru. wikipedia.org/wiki/AMD_Quad-Core_A10-4600M_APU 3.06.13
3. http://ru. wikipedia.org/wiki/SATA
3.06.13
4. http://ru. wikipedia.org/wiki/DDR3_SDRAM 3.06.13
5. http://www.notebookcheck.net/AMD-Radeon-HD-7660G-HD-7670M-Dual-Graphics.81173.0.html 3.06.13
6. http://www.thg.ru/cpu/obzor_mobilnogo_processora_amd_a10_4600m/print.html 3.06.13