Niveauer af abstrakte maskiner

Det digitale niveau

Niveauer af abstrakte maskiner

Digitale kredsløb Logiske tilstande: (- V), (2-5 V)

Kombinatoriske kredsløb Logiske tilstande: (- V), (2-5 V)

Registre Logiske tilstande: (- V), (2-5 V)

Timing på Mic- Logiske tilstande: (- V), (2-5 V)

Transistorer Bell Labs 6. december, 947, William Shockley, John Barden og Walter Brattain. Nobelprisen i 956...

Transistorer Tilstande: (- V) (2-5 V) "Binær kontakt": det tager få nano-sekunder at skifte tilstand

Vin = => stor modstand (lukket) => Vout = Vcc = Transistorer Vin = => ingen modstand (åben) => Vout = Tilstande: (- V) (2-5 V) "Binær kontakt": det tager få nano-sekunder at skifte tilstand

Vin = => stor modstand (lukket) => Vout = Vcc = Transistorer Vin = => ingen modstand (åben) => Vout = NOT Vin Vout Tilstande: (- V) (2-5 V) "Binær kontakt": det tager få nano-sekunder at skifte tilstand

Vin = => stor modstand (lukket) => Vout = Vcc = Transistorer Vin = => ingen modstand (åben) => Vout = NOT Vin "Binær Vout V V2 Vout Tilstande: (- V) (2-5 V) tager få nano-sekunder kontakt": det at skifte tilstand

Vin = => stor modstand (lukket) => Vout = Vcc = Transistorer Vin = => ingen modstand (åben) => Vout = NOT Vin "Binær NAND Vout V V2 Vout Tilstande: (- V) (2-5 V) tager få nano-sekunder kontakt": det at skifte tilstand

Vin = => stor modstand (lukket) => Vout = Vcc = Transistorer Vin = => ingen modstand (åben) => Vout = NOT Vin "Binær Vout NAND V V2 Vout V Tilstande: (- V) (2-5 V) tager få nano-sekunder at kontakt": det V2 skifte Vout tilstand

Vin = => stor modstand (lukket) => Vout = Vcc = Transistorer Vin = => ingen modstand (åben) => Vout = NOT Vin "Binær NAND NOR V V2 Vout V Tilstande: (- V) (2-5 V) tager få nano-sekunder at kontakt": det V2 skifte Vout Vout tilstand

Gates Boolske funktioner givet ved sandhedstabeller... men digitale kredsløb har forsinkelse...

Hvor mange boolske funktioner med 2 input og output findes der? 24 Gates Hvor mange boolske funktioner med n input og m output findes der? m (2n) (2 ) Boolske funktioner givet ved sandhedstabeller... men digitale kredsløb har forsinkelse...

Hvor mange boolske funktioner med 2 input og output findes der? 24 Gates Hvor mange boolske funktioner med n input og m output findes der? m (2n) (2 ) Boolske funktioner givet ved sandhedstabeller... men digitale kredsløb har forsinkelse...

Hvor mange boolske funktioner med 2 input og output findes der? 24 Gates Hvor mange boolske funktioner med n input og m output findes der? m (2n) (2 ) Boolske funktioner givet ved sandhedstabeller... men digitale kredsløb har forsinkelse...

AND, OR og NOT kredsløb AND, OR, NOT kan bygges af enten NAND eller NOR gates

XOR V V2 Vout

XOR V V2 Vout

XOR V V2 Vout Alt kan bygges af AND, OR, NOT (dvs. NAND eller NOR)

Eksempel: majoritet Alt kan bygges af AND, OR, NOT (dvs. NAND eller NOR) _ M = ABC + ABC + ABC + ABC

Simplere kredsløb

Boolsk algebra

Multiplexer Vælger et blandt 2n data-input udfra n kontrol-input F = Di, hvor i = ABC

Decoder Vælger et blandt 2n output udfra n input vælger Di, hvor i = ABC

-bit left/right shifter

-bit full-adder Forsinkelse: tiden der går til output korrekt afspejler input

Arithmetic Logic Unit

Arithmetic Logic Unit and-or-not 2-4 decoder -bit fulladder

Subtraktion i Mic-'s ALU sub(w, W2) = add(w, add(neg(w2),)) Læs A og B: ENA=, ENB= Inverter A: INVA = Vælg add: F =, F = Læg én til: INC= ALU'en beregner så: add(neg(a), B, ) = add(b, add(neg(a),)) = sub(b,a) Derfor understøtter vores ALU operationen B-A

Integrerede kredsløb Transistorer kan laves og sammensættes i silicium Jack Kilby, Texas Instruments, 958 Robert Noyce, Fairchild Semiconductors, 959

Core dump Fra UNIVAC 5, 24 bit og $6 pr. plade

-bit SR-latch Husker en tilstand Q afhængig af sidste SR input S: Set, R: Reset

-bit SR-latch Husker en tilstand Q afhængig af sidste SR input S: Set, R: Reset

-bit SR-latch Husker en tilstand Q afhængig af sidste SR input S: Set, R: Reset

Clock Synkronisering af hændelser, f.eks. indlæsning i registre

Clocked -bit D-latch Når clock-signalet er højt indlæses D i latchen level-triggered

Clocked D flip-flop a b d c Når clock-signalet stiger indlæses D i latchen edge-triggered

Lagerkredsløb 2 x bit D flip-flop 8 bit D flip-flop

Eksempel: et 4 x 3 bit lager I-I2: Input O-O2: Output A-A: Adresse CS: Chip Select RD: Read OE: Output Enable

Dynamisk RAM (DRAM) Robert Noyce og Gordon Moore grundlagde Intel i 968 I 97 lanceredes Intel 3, den første Kbit DRAM chip

Moore's lov (965)

Intel 44 og Pentium 4 http://www.intel.com/museum/