View
52
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
Sastav ra čunarskog sistema Šta je u k omp j uter u?. Poglavlje 4. Ciljevi. Opisati komponente modularnog mikroračunara Navesti delove procesora i objasniti kako rade Navesti tipove radne memorije i objasniti njihovu ulogu Objasniti kako se podaci predstavljaju u kompjuteru - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Sastav računarskog sistema Šta je u kompjuteru?
Poglavlje 4
Ciljevi
• Opisati komponente modularnog mikroračunara
• Navesti delove procesora i objasniti kako rade
• Navesti tipove radne memorije i objasniti njihovu ulogu
• Objasniti kako se podaci predstavljaju u kompjuteru
• Opisati kako kompjuter pronalazi podatke i instrukcije
• Objasniti kako se programske instrukcije izvršavaju u procesoru
• Kako ubrzati kompjuter
Sadržaj
• Sastav računara
• Procesor
• Tipovi memorije
• Izvršavanje programa
• Brzina i snaga
Mikroračunari
Mikroračunari se dele na:
• Integrisane mikroračunare– Kompjuter ugrađen u sam proizvod– Specijalizovani za jedan zadatak
• Modularne mikroračunare– Moduli povezani sistemskom magistralom– Kompjuteri opšte namene (personalni,
serveri)
Modularni mikroračunari
Šta je u kutiji?
Matična ploča
Sadrži sledeće komponente:• Procesorski čip
• Memorijske čipove (RAM, ROM)
• Magistrale (prenos podataka)
• Priključke za ostale komponente
• Dodatne čipove (kontrolere)
Šta je u kutiji?
Uređaji za čuvanje podataka
Hard disk
Flopi disk uređaj
CD-ROM uređaj
DVD-ROM uređaj
Kartice – kontroleri ulazno/izlaznih
uređaja
Video kartica
Zvučna kartica
Modem
TV kartica
Procesor - CPU
• Kontrolni centar
• Skup elektronskih kola koja izvršavaju instrukcije
• Obradjuje podatke i pretvara ih u informacije
• Sadrži– Upravljačku jedinicu (UJ)– Aritmetičko-logičku jedinicu (ALJ)– Registre– Sistemski časovnik
Upravljačka Jedinica UJ
• Deo hardvera koji je zadužen da nadgleda i kontroliše rad
• Usmerava i navodi kompjuter da izvršava instrukcije programa
• Komunicira sa svim hardverskim komponentama
Aritmetičko / Logička JedinicaALJ
Izvršava aritmetičke operacije
Izvršava logičke operacije
Aritmetičke operacije
Sabiranje
Oduzimanje
Množenje
Deljenje
Logičke operacije
• Provera ispunjenosti uslova
• Poređenja– Brojeva– Slova– Specijalnih karaktera
Registri
Privremena memorija
Veoma brza
Specijalne namene
Nalazi se u procesoru
Registar instrukcija
U njemu je instrukcija koja se izvršava ovog trenutka
Registar podataka
Sadrži podatke koji se trenutno obrađuju u ALJ
Prihvata rezultate izvršenja instrukcije iz ALJ
Sistemski časovnik
• Sistemski časovnik proizvodi impulse koji određuju ritam rada
• Svaki impuls je jedan mašinski ciklus
• Jedna linija programa može biti podeljena na više procesorskih instrukcija
• Procesor ima ograničen set instrukcija – koje može da razume i obradi
Mikroprocesor
• Ceo procesor je smešten u jednom čipu
• Izrađen od silicijuma
• Sadrži milione tranzistora– Elektronski prekidači koji
dopuštaju ili sprečavaju protok struje
Tipovi mikroprocesora
Intel
• Pentium
• Celeron
• Xeon i Itanium
Intel-compatibilni
• Cyrix
• AMD
Tipovi mikroprocesora
• PowerPC– Nastao saradnjom kompanija Apple, IBM i
Motorola– Koristi se u Apple Macintosh familiji– Može se naći u serverima i integrisanim
sistemima
• Alfa (Alpha)– Proizvođač je Compaq– Serveri i radne stanice visokih zahteva
Memorija (skladišta podataka)
• Spoljna memorija (sekundarno skladište)– Podaci koje bi trebalo sačuvati na duže vreme– Trajno skladište
• Radna memorija (primarno skladište)– Podaci koje koristimo u kratkom vremenskom intervalu– Privremeno skladište– Brži pristup podacima nego kod spoljne memorije
• Registri– Podaci koji se upravo sada obrađuju, kroz instrukciju
koja se izvršava u procesoru– Brži pristup podacima od operativne memorije
Merenje kapaciteta memorije
KB – kilobajt• 1024 bajtova• Diskete• Keš memorija
MB – megabajt• Milion bajtova• RAM
GB – gigabajt• Milijardu bajtova• Hard disks• CD, DVD
TB – terabajt• Bilion bajtova• Veliki hard diskovi
Tipovi radne memorije
RAMRandom Access Memory
ROMRead Only Memory
RAM
• Elektronska, zahteva napajanje za čuvanje podataka
• Gubi sadržaj pri isključenju napajanja
• Sadrži podatke i instrukcije koji mogu biti pročitani i promenjeni
Šta se nalazi u RAM-u?
• Operativni sistem
• Program koji se trenutno izvršava
• Podaci potrebni za izvršavanje programa
• Rezultati obrade koji će biti prikazani korisniku
Tipovi RAM memorije
SRAM
• Stabilno čuva sadržaj dok je napajanje uključeno
• Brža od DRAM
Tipovi RAM memorije
DRAM• Stalno se mora osvežavati (i pored napajanja
sadržaj se vremenom gubi)
• Zbog veličine i niže cene – najčešće korišćena u personalnim kompjuterima
• SDRAM – Brža verzija DRAM
• Rambus DRAM– Brži od SDRAM– Skuplji
Dodavanje RAM memorije
• Kupujemo memorijske module koji su pakovani na štampanim pločama
• SIMM – memorijski čipovi su samo sa jedne strane
• DIMM – čipovi su sa obe strane
• Maksimalna količina RAM memorije koja se može dodati zavisi od dizajna matične ploče
ROM
• Čuva sadržaj i po isključenju napajanja
• Instrukcije za startovanje kompjutera
• Sadrži podatke i instrukcije koji se mogu čitati, ali se ne mogu menjati
• Instrukcije i podaci se upisuju u fabrici ROM čipova
PROM
• Programabilni ROM
• Pisač ROMa može promeniti sadržaj PROM memorije
Pronalaženje podataka u memoriji
• Svaka lokacija u memoriji ima jedinstvenu adresu– Adresa se nikad ne menja– Sadržaj se može promeniti
• Memorijska lokacija sadrži jednu instrukciju ili jedan podatak
• Programeri koriste simbolička imena za podatke, koja se u prevodiocu (kompajleru) prevode u adrese
Predstavljanje podatakaUključeno-Isključeno
Binarni brojni sistem
Predstavlja stanje elektronskih kola
Bit, Bajt, Reč• BIT
– Binarna cifra– Uključeno-Isključeno kolo– 1 ili 0
• BAJT– 8 bita– Jedan alfanumerički znak
• REČ– Veličina registra– Broj BITa koje procesor obrađuje u jednom
trenutku
Magistrala podataka
• Putanja kojom se prenose električni signali
• Sistemska magistrala– Prenosi podatke između procesora i memorije
• Širina magistrale– Broj bita koji se mogu preneti istovremeno– Obično jednaka dužini procesorske reči (dužina
registra)
• Brzina se meri u MHz
Magistrala
Procesor može da obradi veći broj i više vrsta instrukcija
Procesor može da obradi veći broj i više vrsta instrukcija
Veća širina magistrale = Kompjuter veće snage
Može da prenese više podataka istovremeno = Brži kompjuter
Procesor može da adresira više memorije = Veća dostupna
memorija
Magistrale za proširenje
• Povezuju matičnu ploču sa slotovima za proširenje
• Priključujemo kartice u slotove– Adapterske kartice– Kartice za ulazno-izlazne uređaje
• Obezbeđuju eksterne priključke (portove)– Serijske– Paralelne
Magistrale za proširenje
PC magistrale i portovi
ISA Spori uređaji, poput miša i tastature
PCI Brzi uređaji poput hard diska i mrežnih kartica
AGP Povezuju grafičke kartice
USB Podržava ulančavanje, eliminiše potrebu za višestrukim kartcama za proširenje, podržava “plug-and-play”
IEEE 1394 (FireWire)
Povezivanje video opreme
PC Card Veličine kreditne kartice, može se naći na laptop računarima
Izvršavanje Programa• Upravljačka jedinica (UJ) uzima instrukciju iz radne
memorije
• UJ dekodira (tumači, dešifruje) instrukciju
• UJ proziva hardverski deo koji izvršava instrukciju
• Kontrola se prenosi na deo hardvera koji izvršava instrukciju
• Zadatak koji je instrukcija postavila se obavlja
• Kontrola se vraća UJ
Mašinski ciklus
I-vreme
• UJ uzima instrukciju iz radne memorije i stavlja je u registar instrukcija
• UJ dekodira instrukciju i pronalazi memorijsku lokaciju na kojoj se nalaze podaci potrebni za izvršenje instrukcije
Mašinski ciklus
E-vreme
• Obrada (Egzekucija)– UJ premešta podatke iz memorije u registre
aritmetičko logičke jedinice (ALJ)– ALJ preuzima kontrolu i izvršava instrukciju– Kontrola se vraća UJ
• UJ smešta rezultat obrade u radnu memoriju ili u odgovarajući registar
Brzina i snaga
Šta kompjuter čini brzim?
• Brzina mikroprocesora
• Širina magistrale
• Keš memorija
• Paralelna obrada
• Bolja arhitektura i organizacija
Brzina procesiranja
Vreme izvršenja instrukcije
• Milisekunde
• Mikrosekunde
• Nanosekunde– Savremeni kompjuteri
• Piko sekunde– U budućnosti
Brzina mikroprocesora
• Takt– Megaherc (MHz) – Gigaherc (GHz)
• Broj instrukcija u sekundi– Miliona Instrukcija Po Sekundi (MIPS)
• Obrada složenih matematičkih operacija – Miliona floating-point operacija po sekundi
(MegaFLOPS )
Keš
• Mali blok veoma brze memorije (u procesorskom čipu ili izvan njega)
• Ubrzava prenos podataka do procesora
• Instrukcije i podaci koji se često koriste
Keš
Korak 1Procesor
traži podatak ili instrukciju
Korak 2Idi na adresu u radnoj
memoriji i pročitaj
Korak 3Prenesi podatak u procesor i u
Keš
Sledeći zahtev od procesora• Prvo pogledaj u keš• Ako nema u kešu idi u
memoriju
PROCESSOR
R
A
M
Keš
Tipovi keš memorije
• Interna– Nivo 1 (L1)– Ugrađena u procesorski čip– 128KB
• Eksterna (spoljna)– Nivo 2 (L2)– Poseban čip– 256KB ili 512 KB– SRAM tehnologija– Jeftiniji i sporiji od L1– Brži i skuplji od radne memorije
Tipovi procesiranja
• Serijsko– Izvršava se jedna instrukcija u jednom trenutku– Uzmi, dekodiraj, izvrši, sačuvaj
• Paralelno– Više procesora radi u isto vreme– Može izvršiti bilion floating-point instrukcija po
sekundi (teraflops)– Primer: mrežni serveri, serveri baza podataka
Tipovi procesiranja
• Tekuće linije (Pipelining)– Korak u izvršenju instrukcije se mora završiti pre
nego što sledeći nastupi• Uzimam Instrukciju 1,
• Kad započnem dekodiranje Instrukcije 1, istovremeno uzimam Instrukciju 2
Recommended