Определение аппаратного обеспечения компьютера.
Синтез логических схем на элементах 2И-НЕ и 2-ИЛИ-НЕ

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Программирование


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

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 231 000 — 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: 2300ГГц3200ГГц

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-ROM

DVD-RAM

DVD-R

DVD-RW

DVD-R DL

DVD-R DL

DVD+R

DVD+RW

DVD+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: 2100Гц3100МГц

Максимальный объем памяти: 8192 Мб

Тип северного моста: AMD ID1410

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 2×2=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, используемой в вычислительной технике в качестве оперативной и видеопамяти. Пришла на смену памяти типа DDR2 SDRAM.

У DDR3 уменьшено на 30% (точный процент) потребление энергии по сравнению с модулями DDR2, что обусловлено пониженным (1,5 В, по сравнению с 1,8 В для DDR2 и 2,5 В для DDR) напряжением питания ячеек памяти. Снижение напряжения питания достигается за счёт использования 90-нм (вначале, в дальнейшем 65-, 50-, 40-нм) техпроцесса при производстве микросхем и применения транзисторов с двойным затвором Dual-gate (что способствует снижению токов утечки).

Существуют DDR3L (L означает Low) с ещё более пониженным энергопотреблением до 1,35 В. Это меньше традиционных DDR3 на 10%.

В 2012 году было сообщено о выходе памяти DDR3L-RS для смартфонов.

Микросхемы памяти DDR3 производятся исключительно в корпусах типа BGA.

Возможности микросхем DDR3 SDRAM

Предвыборка 8 байт

Функция асинхронного сброса с отдельным контактом

Поддержка компенсации времени готовности на системном уровне

Зеркальное расположение контактов, удобное для сборки модулей

Выполнение CAS Write Latency за такт

Встроенная терминация данных

Встроенная калибровка ввода/вывода (мониторинг времени готовности и корректировка уровней)

Автоматическая калибровка шины данных

AMD Radeon HD 7660G + HD 7670M — связка двух видеокарт, интегрированной в процессор HD 7660G и дискретной начального уровня HD 7670M. Комбинация получила название AMD Dual Graphics или ассиметричный CrossFire, которая использует в работе алгоритм AFR. Технология CrossFire обеспечивает параллельную работу одновременно нескольких видеокарт, тем самым максимально увеличивая игровую производительность системы. Однако следует отметить, что ассиметричный CrossFire имеет существенный недостаток — микро торможение. Это возникает вследствие того, что при воспроизведении изображения возникают различные временные промежутки между кадрами, т. е скорости воспроизведения кадров достаточно для комфортного игрового процесса только с одной видеокартой, а не с двумя. В связи с этим, результат работы с режимом Dual Graphics скорее разочарует, чем порадует своей эффективностью. Dual Graphics поддерживается в играх с DirectX 10 и DirectX 11, и, естественно, в более ранних играх увеличение скорости и каких-либо улучшений можно не ожидать. В общем, производительность технологии Dual Graphics практически во всем зависит от поддерживаемых драйверов для используемых игр. В определенных играх производительность может даже понижаться примерно на 10 15%, по сравнению с использованием только графической карты APU.

Связка видеокарт HD 7660G + HD 7670M также поддерживает технологии PureVideo HD (UVD3) и OpenCL, необходимые для более качественной и эффективной работы.

Уровень потребляемой мощности обеих видеокарт гораздо выше, нежели при использовании только одного графического адаптера.

Часть 2. Синтез логических схем на элементах 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ

Задание. Провести анализ комбинационной схемы, минимизировать логическую схему и синтезировать комбинационное устройство в заданных базисах логических элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ.

Рисунок 2

ДД1 — «-»; ДД2 — НЕ; ДД3 — ИЛИ; ДД4 — И-НЕ; ДД5 — ИЛИ; ДД6 — И-НЕ; ДД7 — И.

Решение.

Установим функциональную зависимость.

Обозначим промежуточные переменные.

Z1=X1X3; 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.

4. Проведем склеивание и поглощение, получим сокращенную форму.

5. Для проверки полученного результата проведем минимизацию 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 ()

Области II соответствует член (

Минимальные ДНФ, полученные различными методами, совпадают.

6. 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).

7. Синтезируем схему в базисе 2И-НЕ.

/

8. 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.

9. Проведем склеивание и поглощение, получим сокращенную форму.

(X1 X3) (X1 X2)

10. Прямой подстановкой переменных x1, x2, x3 можно убедиться, что данная минимальная конъюнктивная форма соответствует таблице истинности.

11. 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.

12. Построим структурную схему устройства (рисунок 5).

Рисунок 5

Структурная схема содержит 4 элемента: Причем используются различные элементы: НЕ (ДД1), ИЛИ (ДД2, ДД3), И (ДД4).

13. Синтезируем схему в базисе 2ИЛИ-НЕ. Для этого используем формулы Де Моргана. В результате преобразований получим:

Y= (X1 X3) (X1X2)

14. 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. 81 173.0. html 3. 06. 13

6. http: //www. thg. ru/cpu/obzor_mobilnogo_processora_amd_a10_4600m/print. html 3. 06. 13

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой