1

Systemy
mikrokomputerowe

2

Model komputera von
Neumanna

Główną cechą tego modelu jest

istnienie programu.



Program to zbiór rozkazów
opisujących kroki, które należy
wykonać w zadanej kolejności.

.

3

Model komputera von
Neumanna



CPU – Jednostka centralna
(ang.Central Processing Unit)



ALU – Jednostka arytmetyczno-
logiczna (ang.Arithmetic and Logic
Unit)



INPUT – urządzenia wejściowe



OUTPUT – urządzenia wyjściowe

4

Model komputera von
Neumanna

Jednostka

Jednostka

sterująca

sterująca

Urządzeni

Urządzeni

a

a

wejściowe

wejściowe

Urządzeni

Urządzeni

a

a

wyjściowe

wyjściowe

Pamięć

Pamięć

ALU

ALU

linia sterująca

CPU

tutaj są przechowywane

program i dane

5

System
mikrokomputerowy



Jednostka systemowa

Do jednostki systemowej dołączone są różne

urządzenia peryferyjne służące do
wprowadzania i wyprowadzania danych z
systemu takie jak:



klawiatura



mysz



monitor



drukarka

6

Jednostka systemowa

Zbiór elementów elektronicznych

zamontowanych na płycie
drukowanej.

Elementy połączone są przewodzącymi

ścieżkami, które służą do przesyłania
sygnałów elektrycznych (cyfrowych).

Większość elementów elektronicznych

to układy scalone.

7

Mikroprocesor

Największy i najbardziej złożony układ

scalony na płycie.

Pełni funkcję jednostki centralnej

(CPU).

Zawiera miliony tranzystorów

łączonych w bramki logiczne

8

Pamięć

Na płycie drukowanej znajdują się

Na płycie drukowanej znajdują się

dwa podstawowe typy pamięci

dwa podstawowe typy pamięci

półprzewodnikowej:

półprzewodnikowej:



ROM

ROM

(Read Only Memory) - pamięć

(Read Only Memory) - pamięć

stała, z której można wyłącznie

stała, z której można wyłącznie

czytać

czytać



RAM

RAM

(Random Access Memory) -

(Random Access Memory) -

pamięć ulotna, którą można

pamięć ulotna, którą można

zapisywać i odczytywać.

zapisywać i odczytywać.

9

Pamięć operacyjna

Pamięci ROM oraz RAM tworzy

Pamięci ROM oraz RAM tworzy

pamięć główną, operacyjną

pamięć główną, operacyjną

systemu.

systemu.

10

Pamięć RAM

Służy do przechowywania danych i

Służy do przechowywania danych i

programów.

programów.

Jej zawartość jest tracona w
momencie odłączenia zasilania.

11

Pamięć ROM

Przechowuje programy systemowe

Przechowuje programy systemowe

oraz dane potrzebne do

oraz dane potrzebne do

uruchomienia komputera.

uruchomienia komputera.

12

Dysk twardy

Pamięć pomocnicza, znacznie

wolniejsza od pamięci głównej.

Służy do przechowywania plików

użytkownika.

Wykonanie programów zapisanych

na dysku twardym wymaga
wcześniejszego załadowania do
pamięci głównej.

13

Magistrala systemowa

Składa się z:



magistrali adresowej,



magistrali danych,



magistrali sterującej.

14

Zegar

Zegar w postaci układu scalonego

Zegar w postaci układu scalonego

zapewnia synchronizację pracy

zapewnia synchronizację pracy

magistral i działań procesora.

magistral i działań procesora.

15

Model pamięci

move
4
add 5
store
6
stop
1
2

Adres

Pamięć
główna

0

1

2

3

4

5

6

16

Języki wysokiego i niskiego
poziomu



Rozkazy takie jak move czy add
noszą nazwę rozkazów
maszynowych. Są rozumiane i
wykonywane przez procesor.



Programowanie na tym poziomie nosi
nazwę programowania w języku
niskiego poziomu i wymaga
znajomości architektury komputera.

17

Języki wysokiego i niskiego
poziomu



Języki zbliżone do mowy potocznej tj.
Pascal czy C są nazwane językami
wysokiego poziomu.



Instrukcja w języku wysokiego poziomu
dla poprzedniego przykładu:
SUM:=A + B



Za zamianę języka wysokiego poziomu
do języka maszynowego odpowiada
kompilator

18

Cyfrowe układy logiczne

19

Bramka NOT (negacja)

Najprostszą bramką logiczną jest
inwerter, realizujący negację, czyli
odwrócenie stanu logicznego.

Wejście

A

Wyjście

Y

0

1

1

0

20

Bramka AND (iloczyn)

Bramka ta realizuje tzw. iloczyn logiczny. Na wyjściu stan

"1" występuje tylko i wyłącznie wtedy gdy na wszystkich

wejściach bramki ustawiony jest również stan logiczny "1".
Bramka ta posiada conajmniej dwa wejścia, może jednak

posiadać ich więcej - teoretycznie nieskończenie wiele. W

praktyce spotyka się bramki posiadające do 8 wejść.
Natomiast wyjście wszystkie bramki mają tylko jedno.

wejście A wejście B wyjście Y

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

21

Bramka OR (suma)



Jest to tzw. bramka sumy logicznej. W przypadku
tej bramki wystarczy aby choć na jednym z jej
wejść pojawił się stan "1" i wtedy na wyjściu
również pojawi się jedynka logiczna "1".
Odnośnie ilości możliwych wejść - jak poprzednio.

wejście A wejście B wyjście Y

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

22

Bramka NAND (negacja
iloczynu)



Bramka ta stanowi jakby połączenie bramki AND i NOT.

Zero logiczne "0" na wyjściu jest ustawiane tylko wtedy

gdy na obu wejściach jest jedynka logiczna "1". Widać

więc, że jest ona dokładną odwrotnością bramki AND -

porównaj tablice prawdy dla obu bramek. Również i ta

bramka może mieć wiele wejść i tylko jedno wyjście.

wejście A wejście B wyjście Y

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

23

Bramka NOR (negacja
sumy)

Bramka ta jest odwrotnością bramki OR. Zero
na wyjściu pojawia się zawsze wtedy, gdy
choćby na jednym z wejść jest jedynka
logiczna. Tylko wtedy gdy wszystkie wejścia są
ustawione w stan "0" na wyjściu pojawia się
"1".

wejście A wejście B wyjście Y

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

24

Bramka XOR (negacja
sumy)

Zero na wyjściu pojawia się zawsze
wtedy, gdy na wszystkich wejściach
jest taka sama wartość logiczna.

wejście A wejście B wyjście Y

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0