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.

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.

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.

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