Számítógépes alapismeretek2. eloadás

Dr. Istenes Zoltán

Eötvös Loránd TudományegyetemInformatikai Kar

Programozáselmélet és Szoftvertechnológiai Tanszék

Programtervezo Informatikus BSc2008 / Budapest

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 1 / 21

Tartalom

1 Egyszeru gép felépítés, muködés... - vázlatosan

2 Strukturált számítógép felépítés

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 2 / 21

Egyszeru gép felépítés, muködés... - vázlatosan

Tartalom

1 Egyszeru gép felépítés, muködés... - vázlatosan

2 Strukturált számítógép felépítés

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 3 / 21

Egyszeru gép felépítés, muködés... - vázlatosan

egyszeru gép - muveletvégzo

M

2

3

1

4op a b

M - muveletvégzo1 - muvelet (op)2,3 - adat értéke(a,b)4 - eredmény értéke

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 4 / 21

Egyszeru gép felépítés, muködés... - vázlatosan

egyszeru gép - programmemória

M

2

3

1

P

4op a b P - programmemóriaM - muveletvégzo1 - muvelet2,3 - adat értéke4 - eredmény értéke

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 5 / 21

Egyszeru gép felépítés, muködés... - vázlatosan

egyszeru gép - adatmemória

M

2

3

4

5

1

6

A

P

op x y

a

b

P - programmemóriaA - adatmemóriaM - muveletvégzo1 - muvelet2,3 - adat címe4,5 - adat értéke6 - eredmény értéke

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 6 / 21

Egyszeru gép felépítés, muködés... - vázlatosan

egyszeru gép - eredmény visszaírása

M

2

3

4

5

1

6

A

P

op x y

a

b

P - programmemóriaA - adatmemóriaM - muveletvégzo1 - muvelet2,3 - adat címe4,5 - adat értéke6 - eredmény értéke

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 7 / 21

Egyszeru gép felépítés, muködés... - vázlatosan

egyszeru gép - következo utasítás címe

M

2

3

4

5

1

6

8

A

P

op x y q

a

b

P - programmemóriaA - adatmemóriaM - muveletvégzo1 - muvelet2,3 - adat címe4,5 - adat értéke6 - eredmény értéke8 - következo cím

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 8 / 21

Egyszeru gép felépítés, muködés... - vázlatosan

egyszeru gép

M

C

2

3

4

5

1

67

8

A

P

op x y q

a

b

P - programmemóriaA - adatmemóriaM - muveletvégzoC - címkiszámító1 - muvelet2,3 - adat címe4,5 - adat értéke6 - eredmény értéke7 - következo8 - következo cím

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 9 / 21

Egyszeru gép felépítés, muködés... - vázlatosan

A "Neumann elvek"

1 soros utasításvégrehajtás (azutasítások végrehajtásaidoben egymás után történik.

2 kettes (bináris) számrendszerhasználata

3 belso memória (operatív tár)használata a program és azadatok tárolására

4 teljesen elektronikus muködés5 széles köru felhasználhatóság,

alkalmasság bármilyenadatfeldolgozási feladatra

6 központi vezérloegységalkalmazása

Neumann János, 1946

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 10 / 21

Strukturált számítógép felépítés

Tartalom

1 Egyszeru gép felépítés, muködés... - vázlatosan

2 Strukturált számítógép felépítés

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 11 / 21

Strukturált számítógép felépítés

"Emberi problémák, gépi lehetoségek"

A digitális számítógép olyan gép, amely a neki szóló utasítások alapjánaz emberek számára problémákat old meg." (Andrew S. Tannenbaum)

"Emberi szint"Például:

"Hányszor szerepel a π elso egymilliárdszámjegye között az 123456789számsorozat?"Ki szeretnék nyomtatni a fiamnak egykrokodilos fényképet."

"Gépi szint"gépi nyelv

Például:a memória két adott helyén lévo számösszeszorzásaegy regiszterben lévo érték ellenorzése,hogy nulla-e

probléma megoldó utasítás sorozat : program523,551,501.: 32388920721234567892248644818773,349,078.: 74276899551234567895949720300

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 12 / 21

Strukturált számítógép felépítés

"Emberi problémák, gépi lehetoségek"

A digitális számítógép olyan gép, amely a neki szóló utasítások alapjánaz emberek számára problémákat old meg." (Andrew S. Tannenbaum)

"Emberi szint"Például:

"Hányszor szerepel a π elso egymilliárdszámjegye között az 123456789számsorozat?"Ki szeretnék nyomtatni a fiamnak egykrokodilos fényképet."

"Gépi szint"gépi nyelv

Például:a memória két adott helyén lévo számösszeszorzásaegy regiszterben lévo érték ellenorzése,hogy nulla-e

probléma megoldó utasítás sorozat : program523,551,501.: 32388920721234567892248644818773,349,078.: 74276899551234567895949720300

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 12 / 21

Strukturált számítógép felépítés

0 szintu utasítás, nyelv, program, gép...

M0 virtuális gép

L0 gépi nyelv

I0 utasítás

M0 virtuális gép

L0 gépi nyelv

P0 program

utasítás , gépi nyelv , program

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 13 / 21

Strukturált számítógép felépítés

L1 utasítás M0 gépen

M0 virtuális gép

L0 gépi nyelv

M1 virtuális gép

L1 gépi nyelv

virtuális gépDr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 14 / 21

Strukturált számítógép felépítés

fordítás

M0 virtuális gép

L0 gépi nyelv

M1 virtuális gép

L1 gépi nyelv

fordítóprogram

fordítás

M0 virtuális gép

L0 gépi nyelv

M1 virtuális gép

L1 gépi nyelv

fordító program , fordítás , futtatásDr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 15 / 21

Strukturált számítógép felépítés

értelmezés

M0 virtuális gép

L0 gépi nyelv

M1 virtuális gép

L1 gépi nyelv

programértelmezö

M0 virtuális gép

L0 gépi nyelv

M1 virtuális gép

L1 gépi nyelv

programértelmezö

értelmezo program (interpreter) , értelmezoDr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 16 / 21

Strukturált számítógép felépítés

"n" szintu (rétegu) számítógép

M0 virtuális gép

L0 gépi nyelv

Mn virtuális gép

Ln gépi nyelv

M2 virtuális gép

L2 gépi nyelv

M1 virtuális gép

L1 gépi nyelv

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 17 / 21

Strukturált számítógép felépítés

Többszintu számítógépek (Andrew S. Tannenbaum)

5. problémaorientált nyelvi szint (magas szintu nyelv)fordítás (fordítóprogram)

4. assembly nyelvi szintfordítás (assembler)

3. operációs rendszer gépi szintje"értelmezés" (operációs rendszer)

2. utasításrendszer-architektúra szintjeértelmezés (mikroprogram)végrehajtás (elektronikus)

1. mikroarchitektúra szintjehardver

0. digitális logikai szint

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 18 / 21

Strukturált számítógép felépítés

Hardver - szoftver - firmware

hardver (hardware)a számítógép fizikai részepéldául: digitálisáramkörökritkán változik

szoftver (software)program ami segítségévela számítógép megadottfeladatokat hajt végrepéldául: operációsrendszergyakran változik

firmwarehardvereszközbe épített szoftvertípusbiztosítja a hardver muködését és alapveto funkcióit"szoftveresen segít a hardvernak"

"a hardver és a szoftver logikailag azonos..."

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 19 / 21

Strukturált számítógép felépítés

Magasszintu programozási nyelv - gépi nyelv (kód)

Magasszintu nyelv (C)swap (int v[], int k){ int temp;temp = v[k];v[k] = v[k+1];v[k+1] = temp;}

Assembler nyelvu programswap:muli $2, $5,4add $2, $4,$2lw $15, 0($2)lw $16, 4($2)sw $16, 0($2)sw $15, 0($2)jr $31

Bináris, gépi kódú program000000101101100100011101000110101110111001010010100010111000001011111001000000010100001010000001111110010000000110000011000000010001100100000001100000101000000100011001000000010100001100000001

00101011100000000000000001111111

fordító program(ok)"közvetlen"végrehajtáshardver-szoftver

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 20 / 21

Strukturált számítógép felépítés

Összefoglalás

egyszeru gép: logikai felépítés, muködéstöbbszintu számítógépek (virtuális gépek...): "szintek"

Dr. Istenes Zoltán (ELTE-IK-PSZT) Számítógépes alapismeretek / 2008 21 / 21