Logisk Design og Datamaskinkomponenter

Datamaskinarkitektur og binær representasjon (Foreløpig utgave)

• Emnet omhandler datamaskinarkitektur og binær representasjon.
• Dette er en foreløpig utgave av notatene.
• En illustrasjon av en datamaskin er inkludert.

Innholdsfortegnelse (side 2)

• Notatene inneholder en innholdsfortegnelse med ulike emner og underemner.
• Emnene dekker forskjellige aspekter av datamaskiner.
• Representert er deler av en datamaskins virkemåte.
• Emner som "forord", "innledning", "funksjonell modell", og undernivåer av programvare og maskinvare er inkludert.
• Emner knyttet til datamaskinens representasjon av data, som for eksempel ASCII-koding, BCD og flyttall.
• Det er også inkludert et tema om binære tall.
• Emnet inkluderer informasjon om ulike typer datamaskinarkitektur og representasjon av data.

Forord (side 3)

• Teksten inkluderer et forord som viser til Matteus 5, 37.
• Denne delen av notatene gir en oversikt om programvareløsninger.
• Emnet inkluderer en figur av et minnedump.
• Teksten informerer leseren om et kompendium om datamaskinarkitektur og binær representasjon.

Innledning (side 4)

• Informasjonen omhandler skjematisk visning av et dataprosesseringssystem.
• Det fokuserer på de tre viktigste elementene: CPU, primærminne og I/O-enhet.
• Systemet er vist skjematisk i en Von Neumann-modell.
• Det understrekes at datamaskiner er mer enn bare hardware, men inkluderer også programvare.

Funksjonsorientert modell (side 5)

• Det gis en lagdelt modell av maskinvare og programvare.
• Det presenteres ulike nivåer/lag som fokuserer på ulike aspekter av programvare og maskinvare, fra brukerprogramnivå til digitalt kretsnivå.
• En tabell med funksjonsorientert lagdeling presenteres.

Operativsystem (side 6)

• Emnet diskuterer operativsystemnivået.
• Beskrivelsen forklarer oppgavene til et operativsystem, inkludert å kjøre programmer, tilby et brukergrensesnitt, og administrer enheter.
• Dette nivået fungerer som et mellomledd mellom bruk og maskin.
• Viktige trekk ved et operativsystem blir nevnt, såsom oppgaver som å laste inn programmer, håndtere input og output, og administrere ressurser.

Instruksjonsnivå (side 6)

• Informasjonen forklarer at en CPU må ha et instruksjonssett av grunnleggende instruksjoner som kan utføres.
• Det er beskrevet typer instruksjoner som aritmetiske/logiske, dataflyttingsinstruksjoner, kontrolloverføringsinstruksjoner og I/O-instruksjoner.

Mikroinstruksjonsnivå (side 6)

• Beskrivelsen forklarer hvordan instruksjoner utføres intern maskinnivå.
• Det er en lagdeling av instruksjoner som utløser aktiviteter inne i maskinen.

Kretsnivå (side 7)

• En datamaskin består av en serie digitale kretser som utfører operasjoner styrt av elektriske signaler. Dette dekker grunnleggende maskinvare.
• Informasjonen utforsker data og instruksjonsrepresentasjoner.
• Mikroinstruksjonene gir detaljerte styringssignaler til maskinvarekretsene.

Maskinvareorientert modell (side 7)

• En alternativ modell for en datamaskin framlegges med fokus på maskinvarenivå.
• Her presenteres nivåer som portnivået, registernivået og prosessornivået.
• Nivåene spesifiseres med forskjellige kompleksitetsnivå for å detaljere datamaskinens innvirkning.
• Informasjon om portnivået, registernivået og prosessornivået, inkludert komponenter og tidsenheter, er inkludert i tabellen.

Portnivå (side 7)

• Beskrivelsen illustrerer den grundige logiske komponentens detaljeringsgrad og hvordan datamaskinen utfører operasjoner på grunnleggende nivå.
• Beskrivelsen forklarer hvordan grunnleggende logiske kretser, kalt logiske porter, konstrueres for å behandle data.

Registernivå (side 9)

• Det diskuteres hvordan flere bits kan samles for å representerere mer komplisert data.
• Informasjonen omhandler begreper som ordlengde, register og effektivitet i databehandling.
• Register er kretser som lagrer databasert informasjon for maksimal håndteringsevne i den digitale enheten.

Busser (side 10)

• Informasjonen gir en oversikt av en buss-system.
• Det forklarer hvordan enhetene kommuniserer med hverandre gjennom en samling av ledninger.
• Formålet er å gjøre datamaskinens virkemåte mer forståelig.

Prosessornivå (side 11)

• Informasjonen gir en oversikt på en prosessorens oppbygning.
• Beskrivelsen forklarer elementer som kontrollenhet (CU), aritmetisk-logisk enhet (ALU) og registre.
• Både programtelleren (PC) og instruksjonsregisteret (IR) er nøye beskrevet og deres funksjoner er definert.
• Detaljerte komponenter for en enklere prosessor er beskrevet i en figur.

Akkumulatorregister og registre (side 12)

• Informasjonsdetaljer om prosessorkomponenter som akkumulator og tilstandsregister.
• Registrene brukes til lagring av resultat fra ALU-operasjoner.
• Registrene er viktige for datamanipulasjon.

Representasjon av data i datamaskinen (side 13)

• Denne delen forklarer hvordan data representeres i en datamaskin.
• Den presenterer ulike representasjonsmetoder, som ASCII-koder og binære tall, og deres betydning.
• Denne delen fokuserer på de grunnleggende måtene å representerer data på i et binært system.

ASCII-koder (side 14)

• Denne delen fokuserer på ASCII-koder som finnes mange brukere.
• Den forklarer hvilken bitkombinasjon som brukes for å representere hvert tegn.
• Et skjema eller tabell med eksempler av tegn og deres tilsvarende ASCII-verdier blir gitt.

Heksadesimale tall (side 22)

• For å forenkle binærdatan vises heksadesimale tall.
• Det fremmes som en mer kompakt måte å representere binære talldata på.
• Denne delen presenterer heksadesimal representasjon, og gir konverteringer mellom heksadesimalt og binære/desimale.

Addisjon av binære tall (side 18)

• Notatene forklarer hvordan binære tall adderes, og tar den samme teknikken som for å addere desimale tall.
• Det illustreres med et eksempel, som viser hvordan man kan jobbe med tallsystemer.

Negative tall (side 20)

• Teksten forklarer "toer-komplement" for å representere negative tall i binærform.
• Den forklarer omregning mellom desimal og binære representasjoner av negative tall.

Konvertering - fra desimal til binær (side 21)

• Denne delen gir en teknikk for å konvertere desimale tall til binære tall.
• Det vises hvordan man kan bruke divisjon for å konvertere fra desimal til binærform.

Flyttall (side 17)

• For å representere desimaltall med desimalpunkt.
• Det presenteres en teknikk for å representere. Disse tallene har ofte en eksponent.
• Det understrekes at representerer tall med desimalpunkt er en viktig del av datamaskiner.

Assemblyprogammering (side 28)

• Assemblerens virkemåte blir presentert.
• Teksten viser hvordan en assembler oversetter symbolkoder til maskinkode.
• De forklarer gjennomføring av første og andre gjennomløp.
• Det er vist eksempler på hvordan instruksjoner i assembly-språk oversettes til datamaskinens maskinkode.

Operativsystemnivå (side 33)

• Notatene forklarer operativsystemet som styrer datamaskinen.
• Det er fokus på operativsystemets formål, oppgaver og historisk utvikling.
• Operativsystemet er et viktig element i interaksjonen mellom brukere og maskinen.

Historikk (side 34)

• Historiens utvikling av batch-systemer, multiprogrammerte batch-systemer (en type operativsystem), tidsdelingssystemer (og multitasking), personlige/arbeidsstasjoner og parallelle/distribuerte systemer, samt sanntidsystemer diskuteres.
• Historien av disse ulike operativsystemer illustreres.

Distriuerte systemer (side 36)

• Teksten forklarer distribuerte systemer, som involverer flere datamaskiner som jobber sammen.
• Notatene forklarer fordeler med å bruke distribuerte systemer, slik som bedre ressursdeling og økt pålitelighet.

Sanntidssystemer (side 37)

• Informasjon om sanntidssystemer, hvor responstiden er kritisk, presenteres.
• Arbeidet illustreres med ulike typer systemer som eksempler.

Test din kunnskap om logiske operasjoner og datamaskinkomponenter. Dette quizen dekker emner som half adders, registre, og grunnleggende datamaskinteknologi. Se hvor mye du virkelig vet om maskinvare og systemdesign!