اصول میکروکامپیوترها

اصول میکروکامپیوترها

اسلاید 1: اصول میکروکامپیوترهاحسین منتظری کردیدانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابلپاييز 91

اسلاید 2: مقدمه‌ای بر محاسبات رایانهرئوس مطالب1- سیستم اعداد و رمزگذاری2- مقدمه‌ای بر دیجیتال3- ساختار رایانه

اسلاید 3: 1- سیستم اعداد و رمزگذاریاستفاده انسان از مبنای اعداد 10 (دسیمال) در محاسبات؛ ده نشانه مجزا از 0، 1، 2، تا 9استفاده رایانه از مبنای 2 (دودویی یا باینری)؛ دو نشانه 0 و 1؛ هر نشانه با نام بیت- تبدیل مبنای 10 به 2 1- تقسیم متوالی عدد در مبنای 10 بر 2، 2- نگهداشتن باقیمانده، 3- ادامه تقسیم تا صفرشدن باقیمانده، 4- نوشتن باقیمانده‌ها بطور معکوس برای بدست‌آوردن عدد در مبنای باینری

اسلاید 4: - تبدیل مبنای 2 به 10 1- دانستن وزن هربیت در یک عدد باینری2- جمع معادل دسیمال هر وزن با ارزش بیت 1 برای بدست‌آوردن عدد دهدهی- استفاده از مفهوم وزن برای تبدیل مستقیم یک عدد از دهدهی به دودویی- مبنای 16 یا هگزادسیمال، نمایشی ساده‌تر برای اعداد باینری؛ نمایش رشته‌ای از 0 و 1 مثل 100010010110 در باینری با 896 در هگزادسیمال

اسلاید 5: - جدول معادل ارزش ارقام در سیستمهای دسیمال، باینری، و هگزادسیمال- تبدیل عدد باینری به هگزادسیمال1- جداسازی هر 4 بیت از سمت راست و جایگزینی هر 4 بیت باینری با معادل هگزادسیمال آن- تبدیل عدد هگزادسیمال به باینری1- جایگزینی هر رقم شانزدهی با معادل 4 بیتی باینری

اسلاید 6: - تبدیل دهدهی به شانزدهی1- تبدیل دهدهی به باینری و سپس، از باینری به هگزادسیمال2- تقسیم متوالی عدد دهدهی بر 16 - تبدیل شانزدهی به دهدهی1- تبدیل از هگزادسیمال به باینری و سپس، از باینری به دسیمال2- تبدیل مستقیم با جمع وزن تمام ارقام

اسلاید 7: - محاسبات در مبناهای اعداد1- جمع ارقام از منتهاالیه سمت راست یا کم ارزشترین بیت (LSB)2- نوشتن حاصل در همان ستون درصورت کمتربودن ارزش حاصلجمع از عدد مبنا3- کم کردن عدد مبنا از حاصل و نوشتن نتیجه در همان ستون درصورت بزرگتربودن ارزش حاصلجمع از عدد مبنا

اسلاید 8: 1- در تفریق، اگر رقم دوم بزرگتر از رقم اول باشد، قرض از ستون بالاتر باندازه عدد مبنا- کداسکی (American Standard Code for International Interchange)اختصاص الگویی از باینری با تعداد 7 بیت به1- ارقام از 0 تا 9، 2- حروف انگلیسی بزرگ و کوچک، 3- کدهای کنترلی و نشانه‌های تاکید

اسلاید 9: 2- مقدمه‌ای بر دیجیتالاستفاده از دو سطح ولتاژ برای نمایش 0 و 1 سیگنالها در الکترونیک دیجیتال با دو سطح مجزا با یک تلرانس مجازقرارگیری یک سیگنال دیجیتال صحیح در یکی از این دو بازه- گیت‌های منطقی1- گیت AND، 2- گیت OR، 3- گیت NOT، 4- گیت XOR، 5- گیت NAND، 6- گیت NOR، 7- مدارهای ترکیبی، و 8- مدارهای ترتیبی

اسلاید 10: 1- گیت AND2- گیت OR

اسلاید 11: 3- گیت NOT4- گیت XOR

اسلاید 12: 5- گیت NAND6- گیت NOR

اسلاید 13: 7- مدارهای ترکیبی- جمع‌کننده

اسلاید 14: جمع‌کننده (ادامه)- رمزگشا یا دیکدر؛ کاربرد در رمزگشایی آدرس در طراحی رایانه

اسلاید 15: 8- مدارهای ترتیبی- فلیپ-فلاپ؛ کوچکترین واحد ذخیره داده (یک بیت)

اسلاید 16: - واحد داده1- بیت (bit)2- نیبل (Nibble): 4 بیت3- بایت (Byte): 8 بیت4- کلمه ( Word): دو بایت یا 16 بیت- حجم حافظه1- کیلوبایت (KB): 210 بایت، بیش از 1000 بایت2- مگابایت (MB): 220 بایت، بیش از میلیون بایت3- گیگابایت (GB): 230 بایت، بیش از میلیارد بایت4- ترابایت (TB): 240 بایت ، بیش از تریلیون بایت3- ساختار رایانهواحد پردازش مرکزی (CPU)، اجرای برنامه ذخیره شده در حافظهقطعات ورودی/خروجی (I/O)، امکان برقراری ارتباط با CPU

اسلاید 17: حافظه، RAM (Random Access Memory) ذخیره موقت برنامه جاری رایانه، اطلاعات فرار، پاک شدن داده با قطع برق؛ ROM (Read Only Memory) حاوی برنامه و اطلاعات ضروری رایانه، غیرفرار، پاک نشدن داده با قطع برق، غیرقابل نوشتن توسط کاربرارتباط CPU با I/O و حافظه از طریق سه گذرگاه 1- آدرس 2- داده 3- کنترل

اسلاید 18: ساختار سه گذرگاهی1- گذرگاه آدرسجهت تشخیص حافظه یا I/O توسط CPU با اختصاص یک آدرسآدرس هر قطعه منحصر بفردتولید آدرس توسط CPU و قراردادن آن روی گذرگاه آدرستبدیل آدرس به سیگنال فعال‌ساز هر قطعه با مدارهای رمزگشا

اسلاید 19: 2- گذرگاه دادهجهت ارسال یا دریافت داده به حافظه و I/O 3- گذرگاه کنترلاعمال کنترل روی دستگاههای متصل به CPUتولید علائم کنترلی توسط CPUگذرگاه داده با خطوط بیشتر، CPU با قابلیت بهتر(گذرگاهها مشابه بزرگراهها)گذرگاه داده با خطوط بیشتر، CPU و رایانه گرانتر، تغییر خطوط از 8 تا 64 خطوط داده دو جهته برای دریافت و ارسال دادهوابستگی قدرت پردازش CPU به گذرگاههای آن خطوط آدرس بیشتر، تعداد دستگاههای قابل دسترس بیشترتعداد مکانهای قابل دسترس CPU با گذرگاه آدرس n خطی برابر 2n مکان

اسلاید 20: گذرگاه آدرس یک جهته از CPU بسمت دستگاههاحافظه اولیه (RAM یا ROM) جهت ذخیره داده مورد پردازش ROM جهت ذخیره اطلاعات ثابت و دائمی (جداول یا برنامه آماده‌ساز)RAM جهت ذخیره اطلاعات متغیر، جستجوی اطلاعات مورد نیاز توسط CPU در RAM، در صورت نبودن جستجو در حافظه ثانویه (HD) و انتقال به RAM- ثباتها (Registers) 1- ذخیره داده‌های موقت درحال پردازش توسط CPU در ثباتها2- ذخیره آدرس داده فراخوانی از حافظه3- CPU بهتر با ثباتهای بزرگتر و بیشتر، ثباتها می‌توانند: 8- 16- 32- و یا 64 بیت4- عیب ثباتهای بیشتر و بزرگتر، افزایش قیمت CPU - واحد حساب و منطق (ALU)، انجام عملیات حسابی جمع، تفریق، ضرب، و تقسیم و عملیات منطقی AND، OR، و NOT - شمارگر برنامه (PC: Program Counter)، حاوی آدرس دستور بعدی برای اجرا

اسلاید 21: - رمزگشای دستورالعمل (Instruction Decoder)، تفسیر دستور فراخوانده برای CPU