Разработать архитектуру вычислительного средства, его временные диаграммы, принцип действия и выполнить их в программной среде OR CAD для р

Однако было очевидно, что не стоит  даже и пытаться соединить все  университеты и исследовательские  организации непосредственно с  центрами, т.к. проложить такое количество кабеля - не только очень дорого, но практически невозможно. Поэтому решено было создавать сети по региональному принципу. В каждой части страны заинтересованные учреждения должны были соединиться со своими ближайшими соседями. Получившиеся цепочки подсоединялись к суперкомпьютеру в одной из своих точек, таким образом суперкомпьютерные центры были соединены вместе. В такой топологии любой компьютер мог связаться с любым другим, передавая сообщения через соседей.

Это решение было успешным, но настала пора, когда сеть уже более не справлялась с возросшими потребностями. Совместное использование суперкомпьютеров позволяло подключенным общинам использовать и множество других вещей, не относящихся к суперкомпьютерам. Неожиданно университеты, школы и другие организации осознали, что заимели под рукой море данных и мир пользователей. Поток сообщений в сети (трафик) нарастал все быстрее и быстрее пока, в конце концов, не перегрузил управляющие сетью компьютеры и связывающие их телефонные линии.

В 1987 г. контракт на управление и развитие сети был передан компании Merit Network Inc., которая занималась образовательной  сетью Мичегана совместно с фирмами IBM и MCI. Менее чем за два года, продолжающееся расширение Internet и растущие потребности в вычислительных мощностях привели к модернизации в 1988 году магистрали NSFNET до скорости T1 (1.544 мбит/сек – такую пропускную способность cейчас можно выжать из средней сложности оптоволоконной или спутниковой связи). Сетевые управляющие машины были также заменены на более быстрые.

Процесс совершенствования сети идет непрерывно. Однако большинство этих перестроек происходит незаметно для  пользователей. Включив компьютер, вы не увидите объявления о том, что  ближайшие полгода Internet не будет доступна из-за модернизации. Возможно, даже более важно то, что перегрузка сети и ее усовершенствование создали зрелую и практичную технологию. Проблемы были решены, а идеи развития проверены в деле.

Важно отметить то, что усилия NSF по развитию сети привели к тому, что любой желающий может получить доступ к сети. Прежде Internet была доступна только для исследователей в области информатики, государственным служащим и подрядчикам. NSF способствовал всеобщей доступности Internet по линии образования, вкладывая деньги в подсоединение учебного заведения к сети, только если то, в свою очередь, имело планы распространять доступ далее по округе. Таким образом, каждый студент четырехлетнего колледжа мог стать пользователем Internet. И потребности продолжают расти. Большинство таких колледжей на Западе уже подсоединено к Internet, предпринимаются попытки подключить к этому процессу средние и начальные школы. Выпускники колледжей прекрасно осведомлены о преимуществах Internet и рассказывают о них своим работодателям. Вся эта деятельность приводит к непрерывному росту сети, к возникновению и решению проблем этого роста, развитию технологий и системы безопасности сети.

 

В 1987 году число компьютеров, подключенных к Intenet, составило более 10 000. К 1989 году это число достигло 100 000.

 

 

    90-е годы и пришествие WWW

 

1990-е годы послужили ареной  продолжающейся экспансией Internet, а также создания нескольких служб и программ для работы в Сети. Опять-таки из-за нехватки пропускной способности NSFNET, в 1991 году магистральные каналы NSFNET были модернизированы до «статуса T3», что соответствует скорости передачи данных 44.738 Мбит/сек. Хотя бы на время проблема мощностей была снята (ведь в то время Internet подростал в среднем на 100-200% в год!).

В 1990 годы Билл Хилан, Элан Эмтидж и Питер Дейч выпустили программу Archie. В том же году Брюстре Каале создал программу WAIS, а Пол Линдер и Марк Маккайл из университета Минесоты выпустили программу Gopher (считается, что свое название Gopher эти серверы получили в честь талисмана университета – золотого суслика Gold Gopher). Однако Gopher звучит так же, как и “Go for” («найди и возьми») – неплохое название для системы структурирования информации. За этими событиями в 1992 году последовал запуск системы Veronica, созданной в университете штата Невада. Подробнее об этих программах читайте далее в главе «Службы Internet».

1992 год так же примечателен  еще и тем, что в этом году  число компьютеров в Сети перевалило  за миллион.

Однако, без сомнения, наиболее серьезным  развитием Internet в 1990-х годах (а, по мнению некоторых, и критическим в смысле самого существования Сети) стало создание WWW (World Wide Web, Всемирная паутина).

В ноябре 1990 года Тим Бернсли из CERN  (Европейского центра ядерных исследований, также известен как Европейский центр физики частиц) создал первый прототип WWW-сервера, используя компьютер NeXT. WWW как активно функционирую-щая система не выходила в свет до 1992 года. В феврале 1993 года в NCSA (National Center for Supercomputer Applications, Национальный центр применения суперкомпьютеров) была создана альфа-версия (т.е. первая тестовая) программы Mosaic. В сентябре 1993 была выпущена первая работающая версия Mosaic, и поток информации по WWW составил 1% от полного потока информации в NSFNET. К октябрю 1993 года 200 WWW-серверов было запущено в эксплуатацию.

В 1993 году NSF предложила проект создания новой магистрали Internet в США. Она должна была заменить старую магистраль NSFNET. Новая структура начала свою работу в 1995 году, приняв на себя потоки информации NSFNET, которая 30 апреля 1995 года прекратила функционировать в качестве магистрали.

Новая магистраль состоит из следующих  элементов:

 

• Линии OC3 (155 Мбит/сек) системы vBNS (very high speed Backbone Network Service, сверх высокоскоростной Сетевой Службы Магистрали), финансируемой NSF, использование которой разрешено только тем организациям, которым требуются свервысокие скорости передачи данных для научных вычислений и визуализации изображений
• Четырех узлов NAP (Network Access Point, Точка доступа к Сети), расположен-ных в Сан-Франциско, Чикаго, Нью-Йорке и Вашингтоне, в которых соединяются vBNS, другие сети магистрали (внутренние и зарубежные), а также организаций-провайдеров сетевых услуг
• Системы маршрутизации и арбитража, которые распределяют ресурсы по удовлетворению запросов на высокоскоростную и низкоскоростную передачу информации.

 

 В последующие годы развитие Internet и WWW происходило еще более быстрыми темпами. Реальную статистику числа компьютеров в Сети и WWW-серверов получить весьма трудно, так как эти данные изменяются практически ежедневно. Разумной оценкой числа компьютеров в Internet (усредненной по данным нескольких источников) на июнь 1995 года можно считать число 6.5 миллионов, причем большинство их них, как вы, наверное, и предполагали, находится в США.

  Эта диаграмма иллюстрирует рост чис-ла хостов, подключен-ных к сети Internet с 4 компьютеров в 1969 году до 3,2 миллионов в 1994. Хостом в сети Internet называются компьютеры, работаю-щие в многозадачной  операционной системе (Unix, VMS), поддер-живающие протоколы TCP/IP  и предостав-ляющие пользователям какие-либо сетевые  услуги.

 

 

 

 

1.2.Демультиплексоры

Демультиплексор — устройство, в  котором сигналы с одного информационного  входа поступают в желаемой последовательности по нескольким выходам в зависимости от кода на адресных шинах. Таким образом, демультиплексор в функциональном отношении противоположен мультиплексору. Демультиплексоры обозначают через DMX или DMS. Если между числом выходов и числом адресных входов действует соотношение n=2m для двоичных демультиплексоров или n=3m для троичных демультиплексоров, то такой демультиплексор называют полным. Если n<2m для двоичных демультиплексоров или n<3m для троичных демультиплексоров, то демультиплексор называют неполным. Функции демультиплексоров сходны с функциями дешифраторов. Дешифратор можно рассматривать как демультиплексор, у которого информационный вход поддерживает напряжение выходов в активном состоянии, а адресные входы выполняют роль входов дешифратора. Поэтому в обозначении как дешифраторов, так и демультиплексоров используются одинаковые буквы - ИД.

Демультиплексоры выполняют унарные (одновходовые, однооперандные) логические функции с n-арным выходом.

Демультиплексорами называются устройства, которые позволяют подключать один вход к нескольким выходам. Демультиплексор можно построить на основе точно таких же схем логического "И", как и при построении мультиплексора. Отличием от мультиплексора является возможность объединения нескольких входов в один без дополнительных схем.

Схема демультиплексора приведена на рисунке 1. В этой схеме для выбора конкретного выхода демультиплексора, как и в мультиплексоре, используется двоичный дешифратор.

Рис. 1. Схема демультиплексора "1 на 3" с управлением от трёхбитного одноединичного трита.

 

Однако, если рассмотреть принципиальную схему самого дешифратора, то можно  значительно упростить демультиплексор. Достаточно просто к каждому логическому  элементу 'И', входящему в состав дешифратора просто добавить ещё  один вход – In. Такую схему часто называют дешифратором с входом разрешения работы. Условно-графическое изображение демультиплексора приведено на рисунке 2.

Рис. 2. Условно графическое обозначение демультиплексора с четырьмя выходами.

В этом обозначении вход In обозначен как вход E, а выходы не обозначены, мы видим только их номера.

 В МОП микросхемах не существует  отдельных микросхем демультиплексоров,  так как МОП мультиплексоры, описанные  ранее по информационным сигналам  не различают вход и выход,  т.е. направление распространения информационных сигналов, точно также как и в механических ключах, может быть произвольным. Если поменять входы и выход местами, то КМОП мультиплексоры будут работать в качестве демультиплексоров. Поэтому их часто называют просто коммутаторами.

   

                        2. Арифметические и логические основы ЭВМ.

2.1. Структурная схема операционного блока (ОБ) и ее компоненты для выполнения операции Y=(X1 - X2) - (X3 v X4)

 

Основные арифметико-логические устройства компьютера представлены тремя элементами, такими как «ИЛИ», «И», «НЕ». Они являются также самыми простыми. Более сложные элементы, например, сумматоры, могут быть построены из наиболее простых.

Проанализируем заданную формулу и определим, какой логический элемент или электронная схема в проектируемой схеме будет отвечать за выполнение той или иной логической или арифметической операции. Формула задана для выполнения операций над двоичными числами. Этими операциями являются инверсия, дизъюнкция и суммирование.

Отобразим условное обозначение и таблицы истинности выбранных элементов:

Логический  элемент «не» соответствует логической операции - инверсия.  В булевой алгебре эта операция обозначается  « », в программе OrCAD логический элемент «не» представляется как показано на рис. 2.1.1

 

 

 

Рис.2.1.1 Условное обозначение  логического элемента «не»

 

Логический элемент НЕ предназначен для инвертирования чисел. На языке  цифровой техники НЕ означает, что  этот элемент является инвертором - электронным устройством, выходной сигнал которого противоположен входному.

Таблица истинности логического элемента «не» представлена  в табл. 1.

 

 

Таблица 1

Таблица истинности логического  элемента «НЕ»

X	Y
0	1
1	0

 

 

 

 

Логический  элемент «или» соответствует логической операции – дизъюнкция. В булевой алгебре эта операция обозначается «v», в программе OrCAD логический элемент «или» представляется, как показано на рис.2.1.2

 

 

 

Рис.2.1.2 Условное обозначение  логического элемента «или»

 

Принцип действия элемента следующий (как и при арифметическом суммировании): единица на входе будет в том случае когда, хотя бы один из поданных сигналов на входы будет равен единице.

        Таблица истинности логического элемента «или» представлена в табл. 2.

Таблица 2

Таблица истинности логического  элемента «ИЛИ»

x1	x2	y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

 

Логический  элемент «и» соответствует логической операции – конъюнкция. В булевой алгебре эта операция обозначается   « », в программе OrCAD логический элемент «и» представляется как показано на рис.2.1.3.

 

 

 

 

Рис.2.1.3 Условное обозначение  логического элемента «и»

 

Принцип действия элемента следующий (как и при арифметическом умножении): единица на входе будет только в том случае когда, на оба входа  будет подано две единицы.

Таблица истинности логического элемента «и» представлена в табл. 3.

Таблица 3

Таблица истинности логического  элемента «И»

x1	x2	y
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

 

Сумматор - комбинационная схема, предназначенная для выполнения арифметических операций над двоичными числами.

По способу представления  и обработки складываемых чисел многоразрядные сумматоры подразделяются на:

• последовательные, в которых обработка чисел ведётся поочерёдно, разряд за разрядом на одном и том же оборудовании;
• параллельные, в которых слагаемые складываются одновременно по всем разрядам, и для каждого разряда имеется своё оборудование.