Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1: Вступ

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    28192

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Більшість користувачів комп'ютерів мають неправильну, але корисну, когнітивну метафору для комп'ютерів, в якій користувач щось говорить (або набирає або клацає) і відбувається містичне, майже інтелектуальне або магічне поведінку. Це не розтяжка, щоб описати користувачів комп'ютерів, як віруючі комп'ютери слідують законам магії, де вводиться якесь магічне заклинання, і комп'ютер відповідає очікуваним, але магічним, поведінкою.

    Цього чарівного комп'ютера насправді не існує. Насправді комп'ютер є машинами, і кожна дія, яку виконує комп'ютер, зводиться до набору механічних операцій. Насправді першим повним визначенням робочого комп'ютера була механічна машина, розроблена Чарльзом Беббіджем у 1834 році, і працювала б на паровій потужності.

    Ймовірно, найбільшим успіхом Computer Science (CS) в 20-му столітті стала розробка абстракцій, які приховують механічну природу комп'ютерів. Той факт, що середньостатистичні люди використовують комп'ютери, ніколи не вважаючи, що вони механістичні, є тріумфом конструкторів CS.

    Ця мета цієї монографії полягає в тому, щоб зламати абстрактне розуміння комп'ютера, і пояснити поведінку комп'ютера повністю механістично. Він буде мати справу конкретно з центральним процесорним пристроєм (CPU) комп'ютера, оскільки саме тут відбувається магія. Всі інші частини комп'ютера можна розглядати як просто надання інформації для роботи процесора.

    Ця монографія буде розглядати конкретний тип процесора, одноадресний процесор, і пояснить цей процесор, використовуючи лише стандартні ворота, зокрема І, АБО, НЕ, NAND та XOR, а також 4 основні інтегральні схеми (мікросхеми), декодер, мультиплексор, суматор та фліп-флоп. Всі ці ворота та компоненти можна описати як механічні перетворення вхідних даних для вихідних даних, а загальний процесор потім можна розглядати як механічний пристрій.

    Хоча не потрібно знати подробиці впровадження цих мікросхем, щоб прочитати цей текст, лише те, як використовуються мікросхеми, реалізація цих 4 мікросхем не є складною. Безкоштовна книга про реалізацію цих інтегральних схем доступна у автора за адресою http://cupola.gettysburg.edu/oer/1/. Решта цієї глави надасть базовий огляд воріт та мікросхем, що використовуються в цьому тексті (Розділ 1.1), а потім дасть огляд різних способів організації та архітектури процесора.