Când se analizează structura oricărui computer, este de obicei detaliată. De regulă, în structura unui calculator, se disting următoarele unități structurale: dispozitive, noduri, blocuri și elemente. Această detaliere corespunde unor operații destul de specifice ale transformării informației, stabilite în programele de utilizator.
Nivelul inferior de procesare este realizat de elemente. Fiecare element este proiectat să proceseze semnale electrice unice corespunzătoare biților de informații. Nodurile oferă procesarea simultană a unui grup de semnale - cuvintele de informare. Blocurile realizează o anumită secvență în procesarea cuvintelor de informație - o parte separată funcțional din operațiile mașinii (blocul de eșantionare a comenzilor, blocul de citire a scrierii etc.). Dispozitivele sunt proiectate pentru a efectua operațiuni individuale ale mașinilor și secvențele acestora.
În general, orice unitate structurală a calculatorului asigură transformarea informațiilor de intrare X în ieșirea Y (a se vedea figura 1).
Fig. 1. Reprezentarea circuitului calculatorului
În acest caz, dependențele y j = f (x 1, x 2, ..., x i, ..., x n), unde x i este intrarea i-a; n este numărul de intrări; y i este ieșirea i-lea; m este numărul de ieșiri din dispozitiv, este posibil să se descrie algoritmul de operare al oricărui dispozitiv de calculator.
Toate computerele moderne sunt construite pe sisteme de circuite integrate (IC). Un microcircuit electronic este numit integrat dacă componentele și conexiunile dintre ele sunt realizate într-un singur ciclu tehnologic, pe o singură bază și au o etanșare și o protecție comună față de influențele mecanice. Fiecare cip este un circuit electronic miniaturizat, format în straturi într-un cristal semiconductor: siliciu, germaniu etc. Compoziția seturi cu microprocesor inclus diferite tipuri de chips-uri, dar acestea ar trebui să aibă un singur tip de legături intermodule pe baza unor parametri de interacțiune standardizare semnal (amplitudine, polaritate, lățimea impulsului, etc.). Baza setului este de obicei formată din LSI-uri mari și chiar și de circuite integrate foarte mari. În coada de așteptare, ar trebui să se aștepte apariția IC-urilor ultra-mari (UBIS). În plus, acestea utilizează de obicei microcircuite cu grad de integrare mic și mediu (SIS). chips-uri pot corespunde functionabila si unui dispozitiv, asamblare sau unitate, dar fiecare dintre ele constă dintr-o combinație de porți logice simple, care implementează funcția de formare, conversie și stocarea semnalelor etc.
Elementele unui calculator pot fi clasificate în funcție de diferite caracteristici. Cel mai adesea astfel de semne sunt:
• tehnologia fabricării acestora, etc.
Două metode de reprezentare fizică a semnalelor sunt utilizate pe scară largă în computere: impuls și potențial. În modul pulsator de reprezentare a semnalelor la valoarea unitară a unei anumite variabile binare, prezența unui impuls (curent sau tensiune) este pusă în corespondență, zero este absența unui impuls (figura 2a). Durata semnalului de impuls nu depășește un ciclu de ceas.
În cazul reprezentării potențiale sau statice a semnalelor, valoarea variabilei binare este indicată de un nivel de tensiune înaltă, iar valoarea zero de un nivel scăzut (figura 2b).
Fig. 2. Prezentarea informației în computer: a - semnale de impuls; b - semnalele potențiale
Indiferent de tipul de semnale, se disting codurile serial și paralel pentru transmiterea și prezentarea informațiilor către un computer.
Într-un cod de reprezentare secvențială a datelor, se folosesc autobuze simple sau linii de transmisie în care semnalele corespunzătoare biților de date individuale sunt separate de timp. Prelucrarea acestor informații se efectuează consecutiv prin descărcarea după descărcare. Acest tip de prezentare și transfer de date necesită scheme foarte eficiente de prelucrare a datelor. Timpul de procesare este determinat de numărul de semnale procesate (biți).
Codul paralel pentru afișarea și transmiterea informațiilor presupune fixarea paralelă și simultană a tuturor biților de date pe diferite magistrale, adică Un cod paralel de date este implementat în spațiu. Acest lucru face posibilă accelerarea procesării în timp, dar costurile hardware în acest caz cresc proporțional cu numărul de cifre care sunt procesate.
În toate calculatoarele se utilizează, de asemenea, coduri de prezentare paralel-secvențiale. Aceste informații sunt afișate în părți. Părțile sunt procesate secvențial și fiecare piesă de date este reprezentată printr-un cod paralel.
În funcție de scopul lor, elementele sunt împărțite în:
Elementele de formare includ formatori diferiți, amplificatoare, amplificatoare-drivere și altele asemenea. Aceste elemente servesc la generarea unor semnale electrice, la restaurarea parametrilor (amplitudine, polaritate, putere, durată).
În fiecare computer există blocuri speciale care generează semnale de ceas, o serie de semnale de sincronizare și de control care coordonează funcționarea tuturor circuitelor de calculator. Intervalul de timp dintre impulsurile frecvenței fundamentale se numește ceas. Durata barei este o caracteristică importantă a unui computer care determină performanța sa potențială. Timpul de execuție al oricărei operațiuni de calculator este asociat cu un anumit număr de măsuri.
Cele mai simple elemente logice convertesc semnalele de intrare în conformitate cu funcțiile logice elementare considerate anterior. La rândul lor, semnalele recepționate pot forma următorul nivel de semnale etc.
Transformările complexe, în conformitate cu dependențele logice necesare, pot duce la construirea schemelor pe mai multe niveluri. Fiecare astfel de circuit este o compoziție a celor mai simple circuite logice.