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

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНСКОЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ДГТУ)

Кафедра «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»

«УТВЕРЖДАЮ»

«Заведующий кафедрой «ПОВТ и АС»

_____________________Нейдорф  Р.А

«___» ____________________ 20 __ г.

 

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 Фатькин В.С. Группа ВПР11

Специальность Программная Инженерия 

Руководитель  работы ______________ /Жуковский А.Г./

 

 

 

Ростов-на-Дону

2013 г.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Архитектура ЭВМ включает в себя структуру и программно — математическое обеспечение персонального  компьютера (ПК). Основным принципом  построения всех современных электронно вычислительных машин (ЭВМ) является программное управление.Основы учения об архитектуре вычислительных машин были заложены Джон фон Нейманом. Совокупность этих принципов породила классическую архитектуру ЭВМ.Структура ЭВМ предложенная Фон Нейманом, представлена на рисунке 1.

Рисунок 1.

Архитектура ЭВМ, построенной на принципах  фон Неймана. Сплошные линии со стрелками  указывают направление потоков  информации, пунктирные-управляющих  сигналов от процессора к остальным  узлам ЭВМ.

 

Устройство  управления и арифметика-логическое устройство в современных компьютерах  объединены в один блок–процессор, являющийся преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств (сюда относятся выборка команд из памяти, кодирование и декодирование, выполнение различных, в том числе и арифметических, операций, согласование работы узлов компьютера). Память (ЗУ) хранит информацию (данные) и программы. Запоминающее устройство у современных компьютеров “многоярусно” и включает оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), хранящее ту информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (исполняемая программа, часть необходимых для нее данных, некоторые управляющие программы), и внешние запоминающие устройства (ВЗУ) гораздо большей емкости, чем ОЗУ. но с существенно более медленным доступом (и значительно меньшей стоимостью в расчете на 1 байт хранимой информации). В построенной по описанной схеме ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти. из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством–счетчиком команд в УУ. Его наличие также является одним из характерных признаков рассматриваемой архитектуры.

 

 

 

 

 

 

 

1. Определение аппаратного обеспечения компьютера и построение его структуры.

1.1 Процессор

Информация о процессоре:

1. Тип процессора Ivy Bridge Intel Core i5 3550, 3.30GHz;
2. Тактовая частота 3300 MHz;
3. Количество ядер 4;
4. Размер внутреннего кэша 6 Мбайт;
5. Разрядность шины 64 бита;
6. Фирма изготовитель Intel Corporation;
7. Технология 22 nm;

Описание линейки процессоров Core i5

Ещё полтора года тому назад, с выпуском серии Core второго поколения, Intel ввела чёткую классификацию процессорных семейств, которой и придерживается по настоящий момент. Согласно этой классификации фундаментальными свойствами Core i5 являются четырёхъядерный дизайн без поддержки технологии «виртуальной многопоточности» Hyper-Threading и кэш-память третьего уровня объёмом 6 Мбайт. Эти особенности были присущи процессорам Sandy Bridge предыдущего поколения, они же соблюдаются и в новом варианте CPU с дизайном Ivy Bridge. Это значит, что все процессоры серии Core i5, использующие новую микроархитектуру, сильно похожи друг на друга. Это в какой-то мере позволяет Intel унифицировать выпуск продукции: все сегодняшние Core i5 поколения Ivy Bridge используют совершенно идентичный 22-нм полупроводниковый кристалл степпинга E1, состоящий

 

из 1,4 млрд. транзисторов и имеющий площадь порядка 160 кв. мм. Несмотряна схожесть всех LGA 1155-процессоров Core i5 по целому ряду формальных характеристик, отличия между ними хорошо заметны. Новый технологический процесс с 22-нм нормами и трёхмерными (Tri-Gate) транзисторами позволил Intel понизить для новых Core i5 типичное тепловыделение. Если ранее Core i5 в LGA 1155-исполнении обладали тепловым пакетом 95 Вт, то для Ivy Bridge эта величина снижена до 77 Вт. Однако вслед за уменьшением типичного тепловыделения увеличения тактовых частот процессоров Ivy Bridge, входящих в семейство Core i5, не последовало. Старшие Core i5 прошлого поколения, также как и их сегодняшние последователи, имеют номинальные тактовые частоты, не превышающие 3.4 ГГц. Это значит, что в целом преимущество в производительности новых Core i5 над старыми обеспечивается лишь улучшениями в микроархитектуре, которые, применительно к вычислительным ресурсам CPU, малозначительны даже по словам самих разработчиков Intel. Говоря же о сильных сторонах свежего процессорного дизайна, в первую очередь следует обратить внимание на изменения графического ядра. В процессорах Core i5 третьего поколения используется новая версия интеловского видеоускорителя – HD Graphics 2500/4000. Она обладает поддержкой программных интерфейсов DirectX 11, OpenGL 4.0 и OpenCL 1.1 и в некоторых случаях может предложить более высокую производительность в 3D и более быстрое кодирование видео высокого разрешения в формат H.264 посредством технологии Quick Sync. Кроме того, процессорный дизайн Ivy Bridge содержит и ряд улучшений сделанных в «обвязке» - контроллерах памяти и шины PCI Express. В результате, системы, основанные на новых процессорах Core i5 третьего поколения, могут полноценно поддерживать видеокарты, использующие графическую шину PCI Express 3.0, а также способны тактовать DDR3-память на более высоких,

 

чем их предшественники, частотах. С момента своего первого  дебюта на широкой публике до настоящего момента десктопное процессорное семейство Core i5 третьего поколения (то есть, процессоры Core i5-3000) осталось почти неизменным. В нём добавилась лишь пара промежуточных моделей, в результате чего, если не брать в рассмотрение экономичные варианты с урезанным тепловым пакетом, оно теперь состоит из пяти представителей. Если к этой пятёрке добавить пару основанных на микроархитектуре Ivy Bridge Core i7, мы получим полную десктопную линейку 22-нм процессоров в LGA 1155-исполнении, представленных в таблице 2.

 

Таблица 2 - линейка процессоров Intel.

 

 

 

 

 

 

1.2 Накопители  информации

Информация о накопителях информации:

1. Количество накопителей информации – 1;
2. Модель SEAGATE Barracuda ST1000DM003;
3. Ёмкость 1 Тб;
4. Вид интерфейса SATA 3

Описание инерфейса SATA

Интерфейс — устройство, передающее и преобразующие сигналы, от одного компонента оборудования к другому.

SATA Revision 1.0 (до 1,5 Гбит/с): спецификация SATA Revision 1.0 была представлена 7 января 2003 года. Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 GHz, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 Мбайт/с). (20%-я потеря производительности объясняется использованием системы кодирования 8b/10b, при которой на каждые 8 бит полезной информации приходится 2 служебных бита). Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главным преимуществом SATA перед PATA является использование последовательной шины вместо параллельной. Несмотря на то, что последовательный способ обмена принципиально медленнее параллельного, в данном случае это компенсируется возможностью работы на более высоких частотах за счёт отсутствия необходимости синхронизации каналов и большей помехоустойчивостью кабеля. Это достигается применением принципиально иного способа передачи данных.

 

SATA Revision 2.0 (до 3 Гбит/с): стандарт SATA/300 работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 3 Гбит/с (300 МБайт/с для данных с учётом 8b/10b кодирования). Впервые был реализован в контроллере чипсета        nForce 4 фирмы <NVIDIA>. Часто стандарт SATA/300 называют SATA II или SATA 2.0. Теоретически устройства SATA/150 и SATA/300 должны быть совместимы (как контроллер SATA/300 с устройством SATA/150, так и контроллер SATA/150 с устройством SATA/300) за счёт поддержки согласования скоростей (в меньшую сторону), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы.

SATA Revision 3.0 (до 6 Гбит/с): спецификация SATA Revision 3.0 представлена в июле 2008 и предусматривает пропускную способность до 6 Гбит/с (600 МБайт/с для данных с учётом 8b/10b кодирования). В числе улучшений SATA Revision 3.0 по сравнению с предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Также сохранена совместимость, как на уровне разъёмов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена.

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Оперативная память

Информация об оперативной  памяти:

1. Количество занятых слотов памяти 2;
2. Частота системной шины 667 МГц;
3. Тип используемой памяти DDR3 SDRAM;
4. Ёмкость устоновленных планок с памятью 4 Гб;
5. Есть возможность увеличения объёма оперативной памяти.

 

Описание линейки DDR 3

DDR3 SDRAM (англ.double-data-rate three synchronous dynamic random access memory - синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных, третье поколение)— это тип оперативной памяти, используемой в вычислительной технкие 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). Линейка моделей оперативной памяти DDR3 SDRAM представленна в таблице 3.

 

 

 

 

Таблица 3 - Линейка моделей оперативной  памяти DDR3.

Стандартное название	Частота памяти	Время цикла	Частота шины	Эффективная(удвоенная) скорость	Название модуля	Пиковая скорость передачи данных при 64-битной адресации в одноканальном  режиме
DDR3-800	100 МГц	10,00 нс	400 МГц	800 МТ	PC3-6400	6400 МБ/с
DDR3-1066	133 МГц	7,50 нс	533 МГц	1066 МТ	PC3-8500	8533 МБ/с
DDR3-1333	166 МГц	6,00 нс	667 МГц	1333 МТ	PC3-10600	10667 МБ/с
DDR3-1600	200 МГц	5,00 нс	800 МГц	1600 МТ	PC3-14900	12800 МБ/с
DDR-3 1866	233 МГц	4,29	933 МГц	1866 МТ	PC3-14900	14933 МБ/с
DDR3-2133	266 МГц	3,75	1066 МГц	2133 МТ	PC3-17000	17066 МБ/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Системная плата

Информация о системной  плате:

1. Системная плата Asus P8Z77-V;
2. Процессорный разъём LGA1155;
3. Допустимый объём ОП 32 Гб;
4. Максимальная частота процессора 6 МГц;
5. Севереый мост отсутсвует ;
6. Южный мост  Intel Z77;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 Структурная схема компьютера

1.5 Сетевой адаптер

Информация о сетевом  адапторе:

1. Atheros AR9485 Wireless Network Adapter;
2. Сетевой адрес компьютера 11.186.46.126 ;
3. Физический адрес адаптера 00-08-CA-F5-8C-25;
4. Максимальная скорость передачи данных 1000 Mbps;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6 Видео адаптер

Информация о видео адаптере:

1. Видео адаптер NVIDIA GeForce GT 640 ;
2. Тактовая частота 1000 МГц;
3. Объём видео ОЗУ 2048 Мб;
4. Видео разрешение экрана 1280 на 1024 точек.

Описание линейки видеоадаптеров GeForce 6xx

GeForce 600 Seriesпредставляет собой семейство графических процессоров Nvidia, разработанных на основе архитектуры Kepler. Nvidia впервые объявила о новой архитектуре в сентябре 2010 года. Первая графическая карта на базе архитектуры Kepler GEFORCE GTX 680 была представлена официально 22 марта 2012 года. Видеокарта GTX 680 базируется на графическом процессоре GK104. Впервые при изготовлении чипов используется 28 нм техпроцесс. В новом поколении чипов применена технология GPU Boost, динамически управляющая частотой графического процессора. Реализована поддержка улучшения изображения NVIDIA TXAA. К видеоадаптеру возможно подключение до 4 дисплеев одновременно. GPU имеет более игровую направленность, нежели вычислительную. Выходящий позднее GK110 окажется значительно лучшим в ускорении вычислений по сравнению с GK104. Мобильные видеокарты выпускаются на основе графических процессоров GK107 и процессоров предыдущего поколения Fermi. GeForce GTX 670 и GeForce GTX 660 Ti данный видеоадаптер представлен 10 мая 2012 года. Имеет графический процессор GK104, как и у видеоадаптера GTX 680, но с меньшим количеством функциональных модулей.