Дайте загальну характеристику інформаційних основ КС

Комп’ютерна схемотехніка – це науково-технічна дисципліна, яка вивчає теоретичні методи аналізу і синтезу схем комп’ютерів (електронних обчислювальних машин) і засоби їхньої технічної реалізації. Розвиток комп’ютерної схемотехніки є основою удосконалення архітектури комп’ютерів, якісного підвищення їхньої продуктивності та надійності, істотного зменшення масових та габаритних показників. Комп’ютери широко використовують у цивільній авіації та інших галузях господарства.

Технічні засоби комп'ютерної схемотехніки залежно від функцій, які вони виконують, поділяють на елементи, функціональні вузли і пристрої, а також мікропроцесори та комп'ютери (рис. 1.1). Вони призначені для оброблення дискретної інформації і тому називаються цифровими.
Технічні засоби комп'ютерної схемотехніки в даний час основані на інтегральних мікросхемах (IMC) різного ступеня складності.

Рис.1.1. Склад технічних засобів комп'ютерної схемотехніки

Елементами в комп'ютерній схемотехніці називаються найменші неподільні мікроелектронні схеми (вироби), призначені для виконання логічних операцій або зберігання біта інформації. До елементів умовно відносяться і допоміжні схеми – підсилювачі, повторювачі, формувачі та ін.
Елементи будуються на основі двопозиційних ключів, що технічно реалізується найпростіше. Елементи з двома станами називаються двійковими.
На входах і виходах двійкового елемента діють напруги, які набувають у сталому режимі двох значень – високого UH і низького UL рівнів (індекси від англійських слів High і Low). Ці напруги відображають електричні сигнали. Сигнал з двома станами називається двійковим. Перехід елемента з одного стану в інший називається його перемиканням. На основі елементів будують типові функціональні вузли.
Елементарні дії, які виконуються в комп'ютерах за один машинний такт, називаються мікроопераціями. Наприклад, інкремент або декремент слова, зсув, інверсія, додавання та ін.
У комп'ютерах команди виконують послідовністю мікрооперацій над двійковими словами (числами). Типовими функціональними вузлами комп'ютерів називаються мікроелектронні схеми, призначені для виконання однієї або декількох мікрооперацій.

Важливе місце в схемотехніці електронних схем посідають системи керування з мікропроцесорами та мікроконтролерами, які дозволяють реалізувати складні закони керування електронними пристроями. Знання схемотехніки аналогових та цифрових систем створює базу для вивчення принципів побудови мікропроцесорних систем керування. Перевага мікропроцесорних систем керування – їх гнучкість: систему, розроблену для виконання конкретного завдання керування, легко пристосувати для вирішення інших завдань зміною програмного забезпечення.

Перший мікропроцесор (МП) Intel 4004 з’явився у 1971 року. Він працював на частоті 750 кГц, уміщував 2300 транзисторів і мав 4-розрядну шину даних. Цей винахід визнано одним із найбільших досягнень двадцятого сторіччя. Сучасні мікропроцесорні великі інтегральні схеми (ВІС), наприклад одно-кристальні мікроконтролери (ОМК), містять усі складові електронно-обчислювальної машини – мікропроцесор, пам’ять даних, пам’ять програм, інтерфейсні схеми _ та ефективно використовують в системах керування промислового та побутового обладнання.

Розширення функцій мікропроцесорних систем потребувало вдосконалення знань спеціалістів різних профілів у цьому напрямі. Тому вивчення основ побудови та програмування мікропроцесорів є неодмінною складовою підготовки спеціалістів вищих навчальних закладів. Незважаючи на велику різноманітність типів мікропроцесорів та функцій, що вони виконують, логіка побудови систем і створення програмного забезпечення залишається незмінною. Вивчення загальних принципів побудови, особливостей архітектури, використання різних видів пам’яті та програмування мікропроцесорних комплектів дає теоретичну базу для розробки і використання мікропроцесорних систем різних типів.