Цифровая схемотехника и архитектура компьютера

1. Управление сложностью 
2. Дисциплина конструктора

Предыдущие пару десятилетий происходили кардинальные изменения окружающего мира, а все благодаря микропроцессорным технологиям. Так, производительность обычного ноутбука на сегодняшний день значительно больше, чем у огромных размеров (иногда на все помещение) вычислительной машины, используемой каких-то 20-30 лет назад. Оборудование современного автомобиля состоит примерно из полусотни микроконтроллеров. Микропроцессорные устройства интенсивно развивались, что привело к появлению сотовых телефонов, интернета. Любая сфера жизни человека подверглась кардинальным изменениям.

Для того, чтобы спроектировать цифровую систему, не нужно обладать внушительными знаниями в области математики и физики. Разработчики, создающие сложные действующие устройства, используют простые блочные составляющие.

Управление сложностью 

В современных цифровых устройствах насчитывается по несколько миллионов и даже миллиардов транзисторов. Человеческий мозг не способен оценить работу устройств даже используя формулы, применяемые для описания перемещения потока электронных частиц в схемах транзистора. При проектировании микропроцессоров разработчики вынуждены выполнять ряд сложных операций и действий, чтобы наладить взаимосвязь между отдельными компонентами одной большой системы, и иметь возможность контролировать уровень сложности в системе.

Благодаря ей, составляющие системного анализа, которые не приносят существенной пользы при попытке понять схему функционирования, удаляются. Любую систему можно рассматривать с различных точек абстракции. На самом низком уровне находится физика движения электронов, подчиняющаяся многим законам квантовой механики.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Для сбора электронной системы используются элементы, в основе которых полупроводники, образующие комплект устройств. Определенные линии и точки соединяют между собой все устройства. Другими словами, если использовать такой подход, то можно сделать вывод, что если рассматривать систему с точки зрения всех составляющих ее устройств, каждому из которых свойственна определенная функциональность, тогда вести учет поведения электронов внутри устройств нет смысла.

Ярким примером такого устройства можно считать усилитель сигналов, с постоянно меняющимся напряжением (на входе и выходе). Цифровая схема работает на основе всего двух устойчивых состояний, с соответствующим уровнем напряжения. Логический ноль и логическая единица - эти два состояния.

Логический и архитектурный уровень абстракции связаны микроархитектурой (другими словами – микроархитектурный уровень абстракции). Архитектурный рассматривает различные модели компьютерного оборудования и устройств с точки зрения программиста. Например, Intel x86 как архитектурное построение, раньше использовалось в большинстве ПК, и представляет собой комплекс, в которых включены инструкции и регистровый набор, используемые программистом.

Под микроархитектурой понимают некое объединение, в которое входят простые цифровые компоненты и блоки, используемые для операционного действия, и предусмотренные конкретным набором. Каждая архитектура может быть реализована с помощью различных комплексов микроархитектур. Они могут быть одинаковые по цене, иметь одинаковую производительность, потреблять различное количество электроэнергии, и отличаться также другими критериями. В зависимости от соотношений этих критериев, осуществляют выбор систем по нужным показателям.

Управлять процедурами нижнего уровня можно с помощью операционной системы. Например, используя винчестер, или операции, обеспечивающие управление ячейками памяти. С помощью прикладных программ задействуется ресурс всех операционных систем, что дает возможность выполнять индивидуальные задачи, необходимые пользователю. Другими словами, отвлекаясь от определенных моментов, описывающих функционирование устройств и систем, каждый человек, даже не связанный с компьютерами и программированием, сможет пользоваться интернетом, не вникая в неопределенность электронов, и не следя за архитектурным построением ПК.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Независимо от того, на каком уровне абстракции вы находитесь, важно понимать и знать, что происходит на соседнем уровне. Например, для программиста составление программы без учета архитектурной особенности процессора - сложная задача. Электронщик, занимающийся проектировкой отдельных элементов схемы, не сможет найти оптимальное решение между показателем энергии и быстродействием, в том случае, если он не знаком с цифровой схемой.

Дисциплина конструктора 

Использование взаимозаменяемых элементов - отличный пример конструкторской дисциплины. Так, впервые о взаимозаменяемых элементах узнали очень давно, при разработке процесса изготовления кремниевого ружья. В период до 19 века такие ружья создавали только в единичном экземпляре, и каждая единица оружия подгонялась уже в процесс сборки, поскольку не существовало единых стандартов для каждой комплектующей. Благодаря конструкторской дисциплине, появилось единообразие в комплектации, что служило началом новой эпохи в ружейном производстве.

Рассматривая цифровую схемотехнику, стоит учитывать, что основополагающей в цифровых схемах является конструкторская дисциплина. Цифровые схемы создаются на основе дискретизации значений напряжения.

Проектирование цифровых устройств отличается простотой, в сравнении с аналоговыми. С помощью цифровых схем разные элементы легко объединяются в большие, функциональные, сложные устройства, имеющие ряд превосходств и преимуществ. Например, это касается цифровых телевизоров, смартфонов, и других устройств, аналоговых вариантов которых практически не осталось.