معماري کامپيوتر استاد درس: منصور فاتح
رئوس مطالب مقدمه نحوه ارزیابی و مراجع سرفصل درس معماري کامپيوتر تعريف معماري يادآوري
این درس در مورد چیست؟ این درس در مورد ساختار و چگونگی طراحی کامپیوترهای دیجیتالی است. این مطلب معروف به “معماری کامپیوتر” است.
نحوه ارزیابی 2 نمره حضور در کلاس 6 نمره میان ترم 12 نمره پایان ترم 1 نمره حل تمرین نمودار
- منبع اصلي معماري سيستم‌هاي کامپيوتري نويسنده: موريس مانو مترجم: امير صادقي
- سرفصل مطالب يادآوري انتقال ثبات و ريز عمليات سازمان و طراحي کامپيوتر پايه نرم‌افزار کامپیوتر کنترل ريز برنامه واحد پردازش مرکزي محاسبات در کامپيوتر
یادآوری معرفی گیت‌ها جدول کارنو مدار جمع کننده ناقص
معرفی گیت‌ها
جدول کارنو
مدار جمع کننده ناقص
یادآوری مدار جمع کننده کامل فلیپ فلاپ : یک وضعیت دودویی را در خود نگه می‌دارد تا یک پالس ساعت موجب تغییر آن شود. انواع فلیپ فلاپ: SR ، T ، D ، JK
فلیپ فلاپ SR حساس به لبه‌ی بالا رونده
فلیپ فلاپ D
مدار ترتیبی از اتصال مجموعه‌ای از گیت‌ها و فلیپ فلاپ بوجود می‌آید.
معادلات ورودی فلیپ فلاپ و خروجی y
جدول حالت
دیاگرام حالت
فلیپ فلاپ JK
فلیپ فلاپ T
جدول تحریک برای 4 فلیپ فلاپ
مثال طراحی طراحی مدار شمارنده دودویی دوبیتی وقتی ورودی 1 است شمارش انجام شود و وقتی ورودی صفر است شمارش انجام نشود. شمارنده دودویی به دو فلیپ فلاپ نیاز دارد.
جدول تحریک برای شمارنده دودویی
ورودی فلیپ فلاپ
دیاگرام منطقی یک شمارنده دودویی
دیکدر دیکدر مداری است که اطلاعات ورودی را از طریق n خط دریافت می کند و آنها را به حداکثر خط خروجی مستقل منحصر بفرد تبدیل می کند. دیکدر عدد 6 را بسازید؟
دیکدر3 به 8
مولتی پلکسرها مولتی پلکسر یک مدار ترکیبی است که اطلاعات دودویی را از یکی از ورودی دریافت و آن را به یک مسیر خروجی هدایت می‌کند. یک مولتی پلکسر به 1 دارای خط ورودی و n خط ورودی انتخاب است.
مولتی پلکسر 4 به 1
جدول تابع برای مولتی پلکسر 4 به 1 جدول درستی که عملکرد مدار را به درستی نشان دهد نیاز به 64 سطر دارد.
ثبات‌ها ثبات مجموعه‌ای از فلیپ فلاپ‌ها است و هر فلیپ فلاپ یک بیت را در خود ذخیره می کند. یک ثبات n بیتی n فلیپ فلاپ دارد و می‌تواند هر اطلاعات دودویی n بیتی را در خود ذخیره کند.
ثبات 4 بیتی
ثبات با بار شدن موازی
شیفت رجیستر
شمارنده‌های دودویی
واحد حافظه واحد حافظه: مجموعه‌ای از سلول‌های ذخیره‌سازی به همراه مدارات لازم برای انتقال اطلاعات به داخل و خارج حافظه. حافظه اطلاعات دودویی را به صورت دسته‌ای از بیت‌ها به نام کلمه ذخیره می‌کند. برای انتخاب 1024 کلمه 10 خط آدرس نیاز است. دو نوع حافظه Ram و Rom وجود دارد. Rom : حافظه فقط خواندنی Ram : حافظه با دستیابی تصادفی، حافظه خواندنی و نوشتنی
مکمل گیری مکمل 1 و مکمل 2 اعداد باینری مکمل 1 عدد باینری N برابر است با : (2n-1) – N مکمل 2 عدد باینری N برابر است با: 2n – N در کامپیوترهای دیجیتالی از تکنیک مکمل گیری برای انجام عمل تفریق استفاده می کنند. برای پیدا کردن مکمل 1 یک عدد باینری تمام 0 ها را یک و تمام 1 ها را به 0 تبدیل کنید. برای پیدا کردن مکمل 2 ، مکمل 1 را با 1 جمع کنید. یک راه دیگر این است که اولین 1 را از سمت راست پیدا کرده و تمام ارقام بعد از آن را معکوس کنید.
مکمل 1 و مکمل 2 مکمل 1 عدد 1101011 برابر است با 0010100 مکمل 1 عدد 1101011 برابر است با 0010100 مکمل 2 عدد0110111 برابر است با 1001001 مکمل 1 و 2 عدد 10000000 را پیدا کنید: جواب: 01111111 و 10000000
استفاده از مکمل گیری برای تفریق تفریق دو عدد n رقمی و بدون علامت (M-N) در مبنای r M را با مکمل r عدد N جمع کنید: M + (rn – N) اگرM≥N نتیجه جمع دارای رقم نقلی خواهد بود که از آن صرفنظر می کنیم. اگر M≤N نتیجه جمع دارای رقم نقلی نخواهد بود و نتیجه منفی است. لذا عدد را دوباره به فرم مکمل دو تبدیل کنید تا متوجه شوید که نتیجه حاصله، منفی چه عددی است.
استفاده از مکمل گیری برای تفریق تفریق1010100 – 1000011 را با استفاده از مکمل 2 انجام دهید: تفریق1000011 – 1010100 را با استفاده از مکمل 2 انجام دهید: A = 1010100 2’s complement of B = + 0111101 Sum = 10010001 Discard end carry = – 10000000 end carry Answer = 0010001 جواب = – 0010001
اعداد دودویی علامت دار استفاده از بیت علامت استفاده از روش مکمل 2 استفاده از روش مکمل 1 مثال: نمایش عدد -14
جمع حسابی اعداد منفی را ابتدا به فرم مکمل دو تبدیل کنید و جمع را انجام دهید. اگر نتیجه منفی بود، عدد را دوباره به فرم مکمل دو تبدیل کنید تا متوجه شوید که نتیجه ، منفی چه عددی است. + 6 00000110 +13 00001101 +19 00010011 –6 11111010 +13 00001101 +7 00000111 Add –6 and –13 Answer = 11101101
تمرین تفریق دو عدد n رقمی و علامت دار (M-N) در مبنای 2
اعداد با مميز ثابت اعداد اعشاري را مي توان به دو صورت نمايش داد: اعداد اعشاري را مي توان به دو صورت نمايش داد: اعداد اعشاري با مميز ثابت. اعداد اعشاري با مميز شناور. نمايش اعداد دودوئي با روش مميز ثابت: X = xnxn-1xn-2 ... x1x0 . x-1x-2 ... x-m نحوة نمايش اعداد علامت‌دار به اينصورت است كه از باارزش‌ترين بيت براي علامتگذاري استفاده مي‌كنيم. اگر Xn=1 عدد منفي و اگر Xn=0 عدد مثبت است.
نمايش اعداد با مميز شناور نمايش اعداد با مميز شناور در اين نمايش مكان مميز قسمت كسري ثابت نيست. mn ekek-1 ... e0 mn-1mn-2 … m0 . m-1 … m-m علامت نما مانتيس مانتيس:عدد علامت دار با مميز ثابت(خواه عدد صحيح و يا عدد كسري). نما:مكان مميز را مشخص مي‌كند.
اعداد با مميز شناور مثال: +1234.567 sign sign .1234567 04 mantissa .1234567 04 mantissa exponent ==> +.1234567 x 10+04 نكته: در نمايش اعداد به صورت شناور تنها مانتيس(M)و نما(E)صريحاًنمايش داده مي شوند.مبنا و مكان مميز به صورت ضمني استنباط مي شوند.
اعداد با مميز شناور مثال:عدد 1001.11+را به صورت يك عدد با مميز شناور 16بيتي (6بيت نما و 10 بيت مانتيس)نمايش دهيد. 0 0 00100 100111000 0 0 00101 010011100 علامت نما مانتيس يا