دانلود کامل ترین جزوه معماری زمینه گرا

جزوه رنگی و تایپ شده معماری زمینه گرا

دانلود فایل

نوشته برولین برنت سی – ترجمه راضیه PDFزاده دانشگاه پیام نور علمی کاربردی رنت برولین PDF راضیه PDFزاده دانشگاه آزاد کاردانی

‌‌‌() () ‌‌‌‌‌‌‌‌‌: -‌‌‌‌‌‌فقط از دو مقدار مجزا استفاده می‌کنند و بنابراین گفته می‌شود که دودویی هستند. یک رقم دودویی که بیت نامیده می شود دارای دو مقدار است: 0 و 1. عناصر گسسته اطلاعات با گروه هایی از بیت ها به نام کدهای دودویی نمایش داده می شوند. به عنوان مثال، ارقام دهدهی 0 تا 9 در یک سیستم دیجیتال با کد چهار بیتی نمایش داده می شوند (به عنوان مثال، عدد 7 با 0111 نشان داده می شود). این که چگونه یک الگوی بیت ها به عنوان یک عدد تفسیر می شود به سیستم کدی که در آن قرار دارد بستگی دارد. برای ایجاد این تمایز، می‌توانیم با نوشتن 2(0111) نشان دهیم که الگوی 0111 باید در یک سیستم دودویی تفسیر شود و با نوشتن 10(0111) برای نشان دادن دهدهی بودن سیستم مرجع استفاده کنیم. پس 710= 01112 ، که با 011110 یا صد و یازده یکی نیست. زیرنویسی که مبنا را برای تفسیر الگوی بیت ها نشان می دهد تنها زمانی استفاده می شود که نیاز به شفاف سازی باشد. از طریق تکنیک‌های مختلف، گروه‌هایی از بیت‌ها را می‌توان برای نمایش نمادهای مجزا، نه الزاماً اعداد، ساخت که سپس برای توسعه سیستم در قالب معماری استفاده می‌شوند. بنابراین، یک سیستم دیجیتال، سیستمی است که عناصر گسسته اطلاعاتی را که به صورت داخلی به شکل دودویی نمایش داده شده اند، دستکاری می کند. در فناوری امروزی، سیستم های دودویی بسیار کاربردی هستند، زیرا همان طور که خواهیم دید، می توان آن ها را با قطعات الکترونیکی پیاده سازی کرد.

دانلود رایگان خلاصه معماری زمینه گرا pdf

مقادیر گسسته اطلاعات یا از ماهیت داده‌های در حال پردازش استخراج می شوند یا ممکن است از یک فرآیند پیوسته کمی شوند. از یک طرف، برنامه حقوق و دستمزد یک فرآیند ذاتاً گسسته است که شامل نام کارکنان، شماره تامین اجتماعی، حقوق هفتگی، مالیات بر درآمد و غیره است. چک حقوق یک کارمند با استفاده از مقادیر داده های گسسته مانند حروف الفبا (نام)، ارقام (حقوق و دستمزد) و نمادهای خاص (مانند $) پردازش می شود. از سوی دیگر، یک دانشمند جزوه معماری زمینه گرا ممکن است یک فرآیند پیوسته را مشاهده کند، اما فقط کمیت های خاصی را به صورت جدولی ثبت کند. بنابراین این دانشمند، داده‌های پیوسته را کمی می‌کند و هر عدد را در جدول خود به صورت یک کمیت گسسته ایجاد کند. در بسیاری از موارد، کمی سازی یک فرآیند می تواند به طور خودکار توسط یک مبدل آنالوگ به دیجیتال انجام شود، دستگاهی که یک نمایش دیجیتال (گسسته) از یک کمیت آنالوگ (پیوسته) را تشکیل می دهد.
کامپیوتر دیجیتال همه منظوره شناخته شده ترین نمونه از یک سیستم دیجیتال است. بخش‌های اصلی رایانه عبارتند از: واحد حافظه، واحد پردازش مرکزی و واحدهای ورودی-خروجی. واحد حافظه برنامه ها و هم چنین داده های ورودی، خروجی و میانی را ذخیره می کند. واحد پردازش مرکزی عملیات حسابی و سایر عملیات پردازش داده را همان طور که توسط برنامه مشخص شده است انجام می دهد. برنامه و داده های تهیه شده توسط کاربر توسط یک دستگاه ورودی مانند صفحه کلید به حافظه منتقل می-شود. یک دستگاه خروجی، مانند چاپگر، نتایج محاسبات را دریافت می کند و نتایج چاپ شده به کاربر ارائه می شود. یک کامپیوتر دیجیتال می تواند دستگاه های ورودی و خروجی زیادی را در خود جای دهد. یکی از وسایل بسیار مفید، واحد ارتباطی است که تعامل با سایر کاربران را از طریق اینترنت فراهم می-کند. کامپیوتر دیجیتال ابزار قدرتمندی است که می تواند نه تنها محاسبات حسابی، بلکه عملیات منطقی را نیز انجام دهد. علاوه بر این، می توان آن را برای تصمیم گیری بر اساس شرایط معماری و خارجی برنامه ریزی کرد.

دانلود رایگان خلاصه کتاب جزوه معماری زمینه گرا Pdf

دلایل اساسی وجود دارد که محصولات تجاری با مدارهای دیجیتال ساخته می شوند. مانند یک کامپیوتر دیجیتال، اکثر دستگاه های دیجیتال قابل برنامه ریزی هستند. با تغییر برنامه در یک دستگاه قابل برنامه‌ریزی، می‌توان از همان سخت‌افزار زیربنایی برای بسیاری از برنامه‌های کاربردی مختلف استفاده کرد و در نتیجه هزینه توسعه آن را در بین مشتریان گسترده‌تری توزیع کرد. کاهش چشمگیر هزینه در دستگاه های دیجیتال به دلیل پیشرفت در فناوری مدارهای مجتمع دیجیتال رخ داده است. با افزایش تعداد ترانزیستورهایی که می توان روی یک تکه سیلیکون قرار داد تا عملکردهای پیچیده ای تولید کند، هزینه هر واحد کاهش می یابد و دستگاه های دیجیتال را می توان با کاهش فزاینده قیمت خریداری کرد. تجهیزات ساخته شده با مدارهای مجتمع دیجیتالی می توانند با سرعت صدها میلیون عملیات در ثانیه اجرا شوند. سیستم‌های دیجیتال را می‌توان طوری ساخت تا با استفاده از کدهای تصحیح خطا با قابلیت اطمینان فوق‌العاده کار کند. نمونه ای از این استراتژی، دیسک همه کاره دیجیتالی (DVD) است که در آن اطلاعات دیجیتالی نشان دهنده ویدئو، صدا و سایر داده ها بدون از دست دادن یک مورد ثبت می شود. اطلاعات جزوه معماری زمینه گرا روی DVD به گونه ای ثبت می شود که با بررسی کد موجود در هر نمونه دیجیتال قبل از پخش، می-توان هر گونه خطا را به طور خودکار شناسایی و اصلاح کرد.
سیستم دیجیتال یک معماری متقابل ماژول های دیجیتال است. برای درک عملکرد هر یک از ماژول های دیجیتال، داشتن دانش اولیه از مدارهای دیجیتال و عملکرد منطقی آن ها ضروری است. هفت فصل اول این کتاب ابزارهای اساسی طراحی دیجیتال مانند ساختارهای گیت منطقی، مدارهای ترکیبی و ترتیبی و ابزارهای منطقی قابل برنامه ریزی را ارائه می کند. فصل 8 طراحی دیجیتال را در سطح انتقال رجیستر (RTL) با استفاده از زبان توصیف سخت افزار مدرن (HDL) معرفی می کند. فصل نهم متن را با تمرینات آزمایشگاهی با استفاده از مدارهای دیجیتال به پایان می رساند.
یک روند اصلی در روش طراحی دیجیتال، استفاده از HDL برای توصیف و شبیه سازی عملکرد یک مدار دیجیتال است. HDL شبیه یک زبان برنامه نویسی است و برای توصیف مدارهای دیجیتال به صورت متنی مناسب است. برای شبیه سازی یک سیستم دیجیتال برای تایید عملکرد آن قبل از ساخت سخت افزار استفاده می-شود. هم چنین در ارتباط با ابزارهای سنتز منطقی برای خودکارسازی فرآیند طراحی استفاده می شود. از آن جا که مهم است دانشجویان با روش طراحی مبتنی بر HDL آشنا شوند، توصیف HDL از مدارهای دیجیتال در سراسر کتاب ارائه شده است. در حالی که این مثال‌ها به توضیح ویژگی‌های HDL کمک می‌کنند، اما بهترین روش‌های مورد استفاده صنعت برای بهره‌برداری از HDL را نیز نشان می‌دهند. نادیده گرفتن این شیوه‌ها منجر به مدل‌های زیبا، اما بی‌ارزش HDL می‌شود که ممکن است پدیده‌ای را شبیه‌سازی کنند، اما نمی‌توانند با ابزارهای طراحی سنتز شوند، یا به مدل‌هایی منجر می‌شوند که ناحیه سیلیکونی را هدر می‌دهند یا با سخت‌افزارهایی که نمی‌توانند به درستی کار کنند، ترکیب می‌شوند.
همان طور که قبلا گفته شد، سیستم های دیجیتال مقادیر گسسته ای از اطلاعات را که به صورت دودویی نمایش داده می شوند، دستکاری می کنند. عملوندهای مورد استفاده برای محاسبات ممکن است در سیستم اعداد دودویی بیان شوند. سایر عناصر معماری ، از جمله ارقام دهدهی و کاراکترهای الفبا، به صورت کدهای دودویی نمایش داده می شوند. مدارهای دیجیتال که به آن ها مدارهای منطقی نیز گفته می شود، داده ها را با استفاده از عناصر منطقی دودویی (گیت های منطقی) با استفاده از سیگنال-های دودویی پردازش می کنند. مقادیر در عناصر ذخیره سازی دودویی (دو ارزشی) (فلیپ فلاپ) ذخیره می شوند. هدف این فصل معرفی مفاهیم مختلف دودویی به عنوان چارچوبی برای مطالعه بیش تر در فصل های بعدی است.
2.1 اعداد دودویی
یک عدد دهدهی مانند 7392 مقداری برابر با 7 هزارگان، به اضافه 3 صدگان، به اضافه 9 دهگان، به اضافه 2 یکان را نشان می دهد. هزارگان، صدگان و غیره، توان های 10 هستند که با توجه به موقعیت ضرایب (نمادها) در عدد مشخص می شوند. به طور دقیق تر، 7392 یک نماد کوتاه برای آن چه باید به صورت زیر نوشته شود است

با این حال، قرارداد این است که فقط ضرایب عددی را بنویسیم و با توجه به موقعیت آن ها، توان های لازم 10 را با افزایش توان از راست به چپ به دست آوریم. به طور کلی، یک عدد با نقطه ممیزی با یک سری ضرایب نشان داده می شود:

ضرایب a_j هر یک از 10 رقم (0,1,2,⋯,9) هستند و مقدار زیرنویس j مقدار مکانی و در جزوه معماری زمینه گرا توان 10 را می دهد که ضریب باید در آن ضرب شود. بنابراین، عدد دهدهی قبلی را می توان به صورت زیر بیان کرد

با a_3 = 7، a_2 = 3، a_1 = 9، و a_0 = 2.
سیستم اعداد دهدهی دارای معماری یا پایه 10 است زیرا از 10 رقم استفاده می کند و ضرایب در توان های 10 ضرب می شوند. سیستم دودویی یک سیستم اعداد متفاوت است. ضرایب سیستم اعداد دودویی فقط دو مقدار ممکن دارند: 0 و 1. هر ضریب a_j در توانی از مبنا ضرب می شود، به عنوان مثال، 2^j، و نتایج برای بدست آوردن معادل دهدهی عدد اضافه می شود. نقطه مبنا (به عنوان مثال، نقطه اعشار هنگامی که مبنای 10 است) توان-های مثبت 10 را از توان های منفی 10 متمایز می کند. برای مثال، معادل دهدهی عدد دودویی 11010.11 برابر با 26.75 است، همان طور که از ضرب ضرایب در توان هایی ار 2 نشان داده شده است:

سیستم های اعداد مختلف بسیاری وجود دارد. به طور کلی، عددی که در یک سیستم مبنای r بیان می شود دارای ضرایب ضرب در توان های r است:

مقدار ضرایب a_j از 0 تا r – 1 متغیر است. برای تمایز بین اعداد با مبناهای مختلف، ضرایب را در پرانتز قرار می دهیم و زیرنویسی برابر با مبنای استفاده شده می نویسیم (به جز گاهی اوقات برای اعداد دهدهی، که در آن محتوا مشخص می کند که مبنای ده است). یک مثال از یک عدد مبنای 5 عبارت است از

مقادیر ضرایب مبنای 5 فقط می تواند 0، 1، 2، 3، و 4 باشد. سیستم اعداد اکتالی یک سیستم مبنای 8 است که دارای هشت رقم است: 0، 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7. یک مثال از یک عدد اکتالی 127.4 است. برای تعیین مقدار دهدهی معادل آن، عدد را در یک سری توانی با مبنای 8 بسط می دهیم:

توجه داشته باشید که ارقام 8 و 9 نمی توانند در یک عدد اکتالی ظاهر شوند.
مرسوم است که زمانی که مبنای عدد کمتر از 10 باشد، r رقم مورد نیاز برای ضرایب را از معماری دهدهی قرض می گیرند. زمانی که مبنای عدد بزرگ تر از 10 باشد از حروف الفبا برای تکمیل 10 رقم دهدهی استفاده می شود. به عنوان مثال، در سیستم اعداد هگزادسیمال (مبنای 16)، 10 رقم اول از سیستم دهدهی قرض گرفته شده است. حروف A، B، C، D، E و F به ترتیب برای ارقام 10، 11، 12، 13، 14 و 15 استفاده می شود. نمونه ای از یک عدد هگزادسیمال عبارت است از

سیستم هگزا دسیمال معمولا توسط طراحان برای نمایش رشته های طولانی بیت ها در آدرس ها، دستورالعمل ها و داده ها در سیستم های دیجیتال استفاده می شود. به عنوان مثال، B65F برای نشان دادن جزوه معماری زمینه گرا استفاده می شود.
همان طور که قبلاً ذکر شد، ارقام در یک عدد دودویی بیت نامیده می شوند. هنگامی که یک بیت برابر با 0 است، در طول تبدیل تاثیری در جمع ندارد. بنابراین، تبدیل از دودویی به دهدهی را می توان تنها با جمع اعداد با توان دو متناظر با بیت هایی که برابر با 1 هستند به دست آورد.

چهار عدد 1 در عدد دودویی وجود دارد. عدد دهدهی مربوط به مجموع چهار توان دو است. صفر و 24 عدد اول به دست آمده از 2 به توان n در جدول 1.1 آمده است. در کار کامپیوتری، 210 به عنوان K (کیلو)، 220 به معماری M (مگا)، 230 به عنوان G (گیگا) و 240 به عنوان T (ترا) شناخته می شود. بنابراین، 4K = 212 = 4096 و 16M = 224 = 16777216. ظرفیت کامپیوتر معمولا بر حسب بایت داده می شود. یک بایت برابر با هشت بیت است
و می تواند یک کاراکتر صفحه کلید را در خود جای دهد (یعنی نشان دهنده کد). یک هارد دیسک کامپیوتر با چهار گیگابایت فضای ذخیره سازی دارای ظرفیت 4G = 232 بایت (تقریباً 4 میلیارد بایت) است. یک ترابایت 1024 گیگابایت است، تقریباً 1 تریلیون بایت.
عملیات حسابی با اعداد در مبنای r از قوانین مشابهی برای اعداد دهدهی پیروی می کند. وقتی از مبنایی غیر از مبنای آشنای 10 استفاده می شود، باید مراقب بود که فقط از اعداد r مجاز استفاده کرد. نمونه هایی از جمع، تفریق و ضرب دو عدد دودویی به شرح زیر است:

معماری زمینه گرا

مجموع دو عدد دودویی با همان قوانین دهدهی محاسبه می‌شود، با این تفاوت که ارقام حاصل از مجموع در هر موقعیت معنی دار می‌تواند فقط 0 یا 1 باشد. هر رقم نقلی که در یک موقعیت معنی دار معین به دست می آید توسط جفت ارقام یک موقعیت معنی-دار بالاتر استفاده می شود. قوانین همچنان مانند سیستم دهدهی است، با این تفاوت که قرض گرفتن در یک موقعیت معنی دار معین، 2 را به یک رقم مفروق منه معماری می کند. (یک قرض در سیستم دهدهی، 10 را به یک رقم مفروق منه اضافه می کند.) ضرب ساده است: ارقام ضرب همیشه 1 یا 0 هستند. بنابراین، حاصلضرب های جزئی یا با یک کپی شیفت داده جزوه معماری زمینه گرا (سمت چپ) مضروب یا 0 برابر هستند.

3.1 تبدیل های مبنای عدد
اگر اعداد در مبنای متفاوت دارای نمایش دهدهی یکسان باشند، به نمایش های یک عدد در یک مبنای متفاوت، معادل گفته می شود. به عنوان مثال، 8(0011) و 2(1001) معادل هستند—هر دو دارای مقدار دهدهی 9 هستند. تبدیل یک عدد در مبنای r به دهدهی با بسط عدد در یک سری توانی و اضافه کردن تمام عبارت ها همان-طور که قبلا نشان داده شده است انجام می شود. اکنون یک روش کلی برای عملیات معکوس یعنی جزوه طراحی معماری و شهرسازی یک عدد دهدهی به عددی در مبنای r ارائه می کنیم. اگر عدد شامل یک نقطه مبنا باشد، لازم است عدد را به یک قسمت صحیح و یک قسمت کسری جدا کنیم، زیرا هر قسمت باید به طور متفاوتی تبدیل شود. تبدیل یک عدد صحیح دهدهی به عددی در مبنای r با تقسیم عدد و همه ضرایب متوالی بر r و جمع باقیمانده انجام می شود. این روش به بهترین وجه با مثال نشان داده شده است.
مثال 1.1
عدد دهدهی 41 را به دودویی تبدیل کنید. ابتدا 41 بر 2 تقسیم می شود تا یک خارج قسمت صحیح 20 و باقیمانده 1/2 بدست آید. سپس خارج قسمت دوباره بر 2 تقسیم می شود تا یک خارج قسمت جدید و باقیمانده بدست آید. این معماری تا زمانی ادامه می-یابد که خارج صحیح به 0 تبدیل شود. ضرایب عدد دودویی مورد نظر از باقی مانده ها به صورت زیر بدست می آید:

بنابراین، پاسخ عبارت است از (41)_10 = (a_5 a_4 a_3 a_2 a_1 a_0 )_2 = (101001)_2.
فرآیند محاسباتی را می توان به راحتی مانند زیر به صورت دستی انجام داد:

تبدیل اعداد صحیح دهدهی :

() :

–