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»

Студентка Зданевич Оксана Александровна                                        Группа ВКБ21

Специальность Компьютерная безопасность

Руководитель работы         _________________                 /Жуковский А.Г./

Ростов-на-Дону

2014 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………………….......3

1 Часть 1. Определение аппаратного обеспечения компьютера и построение его структуры ……………………………..………………………………………………..4

         1.1 Процессоры……………………………………...……………………….... ..4

         1.2 Накопители информации…………………………………………………....6

         1.3 Оперативная память………………………………………………………....7

         1.4 Системная (материнская) плата…………………………………………….9

         1.5 Сетевой адаптер…………………………………………………………… 10

         1.6 Видеоадаптер……………………………………………………………….10

2 Часть 2. Синтез логических схем на элементах И-НЕ и ИЛИ-НЕ……………….12

Заключение…………………………………………………………………………….17

Список используемых источников…………………………………………………..18

ВВЕДЕНИЕ

Аппаратное обеспечение - аппаратные средства, компьютерные комплектующие, жарг. железо (англ. hardware) — электронные и механические части вычислительного устройства, входящие в состав системы или сети, исключая программное обеспечение и данные. Аппаратное обеспечение включает: компьютеры и логические устройства, внешние устройства и диагностическую аппаратуру, энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы.

Цель работы: изучить строение компьютера и рассмотреть основные характеристики его составных частей, а так же построить элементарные логические схемы.

Данная курсовая работа состоит из двух частей. Первая часть – определение аппаратного обеспечения компьютера и построение его структурной схемы. Вторая часть – синтез логических схем на элементах 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ.

При выполнении первой части я использовала программу AIDA64. Она отличается достаточно понятным интерфейсом и  проста в использовании.

ЧАСТЬ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АППАРАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА И ПОСТРОЕНИЕ ЕГО СТРУКТУРЫ

1.1 Процессор

Серия:	AMD A-Series
Код:	Trinity
Тактовая частота:	2300 - 3200* МГц
Кэш 2-го уровня:	4096 Кб
Число ядер/потоков:	4 / 4
Максимально энергопотребление (TDP):	35 Вт
Число транзисторов:	1303 Млн
Техпроцесс:	32 нм
64 Bit:	поддержка 64 Bit
Аппаратная виртуализация:	AMD-V
Дата выхода:	15.05.2012

Характеристика:

AMD A10-4600M представляет собой мобильный четырехъядерный процессор на базе архитектуры Trinity. Он был официально представлен во втором квартале 2012 года, и является прямым преемником APU Llano A-серии. В настоящее время это самый быстрый APU Trinity на рынке. Производится чип по 32-нм нормам технологического процесса SOI. APU включает в себя процессор с частотой 2.3 ГГц (до 3.2 ГГц с Turbo Core), достаточно быструю встроенную видеокарту Radeon HD 7660G, а также двухканальный контроллер памяти, видео кодеры/декодеры и северный мост.

Процессорные ядра основаны на архитектуре Piledriver, преемнице архитектуры Bulldozer. Хотя на рынке A10-4600M заявлен как четырехъядерный процессор, он включает в себя только два модуля с четырьмя целочисленными ядрами и два ядра, выполняющие операции с числами с плавающей запятой. Следовательно, процессор четырехъядерным, как таковым, не является.

По сравнению с ядрами предыдущей архитектуры Bulldozer, AMD смогла улучшить IPC производительность ядер Trinity, повысив тактовую частоту. Так же компания смогла внедрить другие не менее полезные функции, например, такие как расширение AVX (в том числе FMA) и поддержка шифрования AES.

С точки зрения общей производительности, A10-4600M может выполнять работу до 25% быстрее, чем процессор A8-3520M на архитектуре Llano. Особенно прирост производительности в новых процессорах заметен при однопоточных нагрузках.

Процессор A10-4600M стоит примерно на одном уровне с Intel Core i3-2310M Sandy Bridge по результатам, полученным в тестах, хотя в реальных ситуациях, данные могут несколько отличаться. Но, тем не менее, производительности 4600M должно быть вполне достаточно для выполнения ежедневных задач, таких как Office, веб-серфинг, просмотра видео и воспроизведения игр.

Интегрированная видеокарта Radeon HD 7660G поддерживает DirectX 11 и имеет 384 шейдерных ядра. Благодаря технологии Turbo Core она будет работать на частоте от 497 до 686 МГц в зависимости от текущей нагрузки. В среднем, GPU HD 7660G можно сравнить с дискретной Radeon HD 6650M, также она ощутимо быстрее, чем встраиваемая в процессоры Ivy Bridge графика HD Graphics 4000 от Intel.

TDP A10-4600M APU составляет 35 Вт, это сопоставимо с энергопотреблением двухъядерных процессоров Ivy Bridge. Следовательно, A10-4600M лучше всего подходит для ноутбуков с диагональю 14-дюймов и более.

1.2 Накопители информации

Количество накопителей:	1
Производитель:	Toshiba
Модель:	MQ01ABD075
Емкость (ГБ):	750
Интерфейс:	SATA II

Характеристика:

SATA использует 7-контактный разъём вместо 40-контактного разъёма у PATA. SATA-кабель имеет меньшую площадь, за счёт чего уменьшается сопротивление воздуху, обдувающему комплектующие компьютера, упрощается разводка проводов внутри системного блока.
SATA-кабель за счёт своей формы более устойчив к многократному подключению. Питающий шнур SATA также разработан с учётом многократных подключений. Разъём питания SATA подаёт 3 напряжения питания: +12 В, +5 В и +3,3 В; однако современные устройства могут работать без напряжения +3,3 В, что даёт возможность использовать пассивный переходник со стандартного разъёма питания IDE на SATA. Ряд SATA-устройств поставляется с двумя разъёмами питания: SATA и Molex.

Стандарт SATA II работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 2,4 Гбит/с (300 МБ/с). Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы «NVIDIA».  Стандарты SATA и SATA 2 совместимы между собой, однако для некоторых моделей необходимо вручную устанавливать режимы, переставляя джамперы.

1.3 Оперативная память

Количество занятых слотов:	2
Частота системной шины:	1600 MHz
Тип памяти:	DDR 3-1333
Емкость:	8 GB
Пропускная способность:	PC3-12800

Характеристика:

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 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.В таблице 1 представлены спецификации стандартов.

Спецификации стандартов

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	PC3-12800	12800 МБ/с
DDR3-1866	233 МГц	4,29 нс	933 МГц	1866 МТ	PC3-14900	14933 МБ/с
DDR3-2133	266 МГц	3,75 нс	1066 МГц	2133 МТ	PC3-17000	17066 МБ/с

1.4 Системная (материнская) плата

Чипсет:	AMD A70M
APU:	AMD Embedded R-Series ARUs
Память:	До 16 GB
Расширения:	1 PCIe x16, 7 PCIe x1 1 LPC, 1 SMBus, 1 I2C, 2 serial 3 Independent Displays: DP, DP/LVDS, DP/VGA 8 USB: 4 USB 3.0/2.0, 4 USB 2.0 4 SATA 3.0 8-bit DIO

Структурная схема:

1.5 Сетевой адаптер

Сетевой адаптер:	Realtek PCIe GBE Family Controller
Сетевой адрес компьютера:	178.76.234.253
Физический адрес адаптера:	6C-3B-E5-8A-94-7B
Максимальная скорость передачи информации в сети:	1500 байт

1.6 Видеоадаптер

Тип видеоадаптера:	AMD Radeon HD 7660G
Тактовая частота:	497 - 686 МГц
Размер видеопамяти:	2048 Мб
Оптимальное разрешение:	1366 x 768

Характеристика:

AMD Radeon HD 7660G – графический процессор семейства Trinity APU от AMD. Это самая быстрая версия, которая доступна в серии процессоров А10. В основу видеокарты легла микроархитектура VLIW4, к тому же, она имеет выделенную графическую память.

Trinity получила свое название вследствие того, что состоит из трех архитектурных частей. Ядра процессора основаны на архитектуре Piledriver (преемнике архитектуры Bulldozer), ядра GPU на Northern Islands (как в десктопной серии HD 6900), видео процессор и поддержка нескольких дисплеев основаны на новой архитектуре Southern Islands (как в серии HD 7900).

Встроенный видео декодер (Avivo HD) осуществляет качественное декодирование форматов Multi-View Codec (MVC), MPEG-4 Part 2 (DivX, xVid), MPEG-4 AVC/H.264 и Adobe Flash HD-видео.

По производительности видеокарта занимает промежуточную позицию между AMD Radeon HD 6630M и 6650M из серии HD 6000M. В среднем, мощность AMD Radeon HD 7660G на 50% выше, чем 6620G семейства Liano APU. Также эта графическая карта быстрее, чем Intel HD Graphics 4000 семейства Ivy Bridge.

APU до сих пор производится по 32-нм техпроцессу и, как большинство из серии А10, имеет TDP 35 Вт, следовательно, подходит для ноутбуков с размером дисплея 13"-14" и больше.

ЧАСТЬ 2. СИНТЕЗ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ НА ЭЛЕМЕНТАХ И-НЕ И ИЛИ-НЕ

Вариант 8.

                     

Исходные данные:

ДД1-НЕ; ДД2 – И; ДД3 – И-НЕ; ДД4 – ИЛИ-НЕ; ДД5 – И; ДД6 – ИЛИ-НЕ.

1.     Установим функциональную зависимость. Обозначим промежуточные переменные:

Z₁ = x₁x₃               Z₂ = x₁x₂ = x₁ v x₂                            Z₃ = x₂ v x₃ = x₂ x₃        

Z₄ = Z₁Z₂ = (x₁x₃)(x₁ v x₂)                 Y = Z₄ v Z₃ = Z₄ Z₃.

      Исключим внутренние промежуточные переменные:

Y = Z₄ v Z₃ = Z₄ Z₃ = (x₂ v x₃)(x₁ v x₃ v x₁x₂)

2.     Составим таблицу истинности:

3.     Совершенная нормальная дизъюнктивная форма:

Y = x₁ x₂ x₃ v x₁ x₂ x₃ v x₁ x₂ x₃ v x₁ x₂ x₃

Каждому члену СДНФ соответствует единичное значение функции.

4.     Проведем склеивание и поглощение, получим сокращенную форму

Y = x₁ x₃ v x₁ x₂ v x₂ x₃

5.     Сокращенная форма содержит лишний член. Для перехода к минимальной форме строки составим импликантную таблицу.

	x1 x2 x3	x1 x2 x3	x1 x2 x3	x1 x2 x3
x1 x3	*		*
x1 x2		*	*
x2 x3		*		*

     Исключаем из сокращенной формы импликанту  x₁ x₂.

6.     Получаем минимальную дизъюнктивную форму

Y = x₁ x₃ v x₂ x₃

Прямой подстановкой значений переменных х₁, х₂, х₃ можно убедиться, что данная форма соответствует таблице истинности.

7.     Для проверки полученного результата проведем минимизацию другим методом – с использованием карт Карно.

x1x2 x3	00	01	11	10
0	0	1	1	0
1	1	1	0	0

Область II

Область I

Области I соответствует член x₁ x₃

Области  II соответствует член  x₂ x₃

Минимальная дизъюнктивная форма  Y = x₁ x₃ v x₂ x₃

Минимальные ДНФ, полученные различными методами, совпадают.

8.     Построим структурную схему устройства

Структурная схема содержит всего 5 элемента вместо 6 в первоначальной схеме.

Сокращено число межэлементных соединений. В схеме использованы 3 различных элемента НЕ (ДД1, ДД2), И (ДД3,ДД4), ИЛИ (ДД5).

9.     Синтезируем схему в базисе 2И–НЕ.

Y = x₁ x₃ v x₂ x₃ = x₁ x₃ v x₂ x₃ = (x₁ x₃)(x₂ x₃) =( x₁ | x₂)|(x₂ | x₃)

10.                       Построим структурную схему устройства в базисе 2И–НЕ.

11.                        Для построения комбинационного автомата в базисе 2ИЛИ–НЕ составляет совершенную конъюнктивную нормальную форму

Y = (x₁ v x₂ v x₃) (x₁ v x₂ v x₃ )v( x₁ v x₂ v x₃ ) ( x₁ v x₂ v x₃)

Каждому члену произведения СКНФ соответствует нулевое значение функции.

12.                        Проведем склеивание и поглощение, получим сокращенную форму.

Y= (x₂ v x₃)(x₁ v x₂) (x₁ v x₃)

13.                         Для перехода к минимальной форме строим импликантную таблицу.

	x1 v x2 v x3	x1 v x2 v x3	x1 v x2 v x3	x1 v x2 v x3
x2 v x3	*	*
x1 v x2		*	*
x1 v x3			*	*

Исключаем из сокращенной формы импликанту x₁ v x₂

14.                        Получаем минимальную конъюнктивную форму.

Y= (x₂ v x₃ )(x₁ v x₃)

Прямой подстановкой значений переменных х₁, х₂, х₃ можно убедиться, что данная минимальная конъюнктивная форма соответствует таблице истинности.

15.                        Для проверки полученного результата проведем минимизацию также и другим методом – с использованием карт Карно.

Область I

Область II

Области I соответствует член  x₂ v x₃.

Области II соответствует член x₁ v x₃.

Минимальная конъюнктивная форма Y= (x₂ v x₃ )(x₁ v x₃)

Минимальные конъюнктивные формы, полученные разными методами, совпадают.

16.                       Построим структурную схему устройства.

Структурная схема содержит 5 элементов, причем используются различные элементы: НЕ(ДД1, ДД2), ИЛИ (ДД3,ДД4), И (ДД5).

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

Y = (x₂ v x₃)(x₁ v x₃) = (x₂ v x₃) (x₁ v x₃) = (x₂ v x₃) v (x₁ v x₃) =                              = (x₂ ↓ x₃)↓(x₁ ↓ x₃)

18.                       Построим структурную схему устройства в базисе  2ИЛИ–НЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения курсовой работы с помощью программы AIDA64 были определены технические характеристики процессора, накопителей информации, оперативной памяти, системной платы, сетевого адаптера и видеоадаптера. Были произведены описания линейки процессоров AMD , интерфейса SATA II, линейки памяти DDR3 и линейки видеоадаптеров AMD Radeon HD 7660G. Была построена структурная схема компьютера.

По заданной таблице истинности были составлены СДНФ и СКНФ и были приведены с помощью Карты Карно к ДНФ и КНФ соответственно. В ходе выполнений второй части курсовой работы были синтезированы в заданном базисе И-НЕ, ИЛИ-НЕ, 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.       http://www.notebook-center.ru/processor_614.html. Дата обращения: 2.06.2014

2.       http://www.notebook-center.ru/video_359.html. Дата обращения: 2.06.2014

3.       http://www.notebookcheck-ru.com/AMD-Radeon-HD-7660G.103253.0.html. Дата обращения: 2.06.2014

4.       http://www.ixbt.com/portopc/hp-m6-1303er.shtml. Дата обращения: 1.06.2014

5.       http://www.thg.ru/cpu/obzor_mobilnogo_processora_amd_a10_4600m/print.html. Дата обращения: 1.06.2014

6.       http://www.computermarket.ru/main/catalog/catid/1249110.aspx. Дата обращения: 2.06.2014

7.       http://brain.com.ua/Modul_pamyati_SoDIMM_DDR3_4GB_1600_MHz_Nanya_NT4GC64B8HG0NS-DI-p72487.html. Дата обращения: 2.06.2014

8.       http://www.ixbt.com/mainboard/ddr3-rmma.shtml. Дата обращения: 2.06.2014

9.       http://faculty.ifmo.ru/csd/files/karnaugh.pdf. Дата обращения: 7.06.2014

10.  http://www.itox.com/Upload/CatalogElement/ACP/CM901-B.pdf. Дата обращения: 3.06.2014