Osnovi Racunarske Tehnike Predavanje

Aleksandra Pavlović, dipl. inž.

RAČUNAR: UreĎaj koji samostalno obavlja

obradu podataka izvršavajući digitalne logičke

operacije na osnovu unetog programa.

PODATAK: Diskretna informacija o stanju i

procesima oko nas (25, R, boja, ton, ...).

Svaki podatak odgovara nekoj veličini, vrednosti.

Vrednost je apstraktna, postoji samo u mislima i

može se predstaviti na mnogo načina (12,

dvanaest, twelve, XII, 1100, ...)

HARDVER: Fizičke (elektronske ili mehaničke)

komponente od kojih se sastoji računar ili

računarski sistem

SOFTVER: Program koji upravlja radom

računara

ELEKTRONSKO KOLO: Set međusobno

povezanih elektronskih komponenata koje

obavljaju određenu funkciju u računaru

INTEGRISANO KOLO: Kombinacije hiljada

elektronskih kola napravljenih na tankom

silikonskom elementu, koji se naziva čip (chip)

Aritmetičko - logička jedinica (ALU)

Kontolna jedinica

Memorija

I/O (Input and Output) – ulazno/izlazni ureĎaji

Aritmetičko – logička jedinica i kontrolna

(upravljačka) jedinica zajedno čine Central

Processing Unit ili CPU

Aritmetičko – logička jedinica:

obavlja računske i logičke operacije

obavlja samo 4 osnovne računske operacije i

logičku operaciju poreĎenja.

Upravljačka jedinica:

upravlja čitanjem i zapisom u radnu memoriju

upravlja razmenom podataka izmeĎu radnememorije i aritmetičko-logičke jedinice

upravlja radom aritmetičko-logičke jedinice

sinhronizuje rad pojedinih jedinica računara

1. Monitor2. Matična ploča3. Centralni procesor4. ATA slotovi5. Radna memorija6. Dodatne kartice7. Napojna jedinica8. Optički ureĎaji9. Hard disk10. Tastatura11. Miš

Matična ploča◦ ROM◦ BIOS

Procesor◦ Procesorski hladnjak

RAM Grafička kartica

◦ Grafički čip

Zvučna kartica Modem Mrežna kartica Napojna jedinica TV tuner

Uređaji za čuvanje podataka Hard disk Optički ureĎaji

◦ CD ureĎaj◦ DVD ureĎaj◦ HD-DVD ureĎaj◦ Blu-ray ureĎaj

Flopi disk Zip ureĎaj Flash memorija

Monitor

LCD monitor

CRT monitor

Plazma monitor

Štampač (printer)

Laserski printer

Inject printer

Projektor

Tastatura

Miš

Skener

Web kamera

Matična ploča (eng. Motherboard) jeste glavna

štampana poluprovodnička ploča

Ona osigurava stabilnost sistema

Opšta tendencija je povećanje stepena

integracije matičnih ploča, što iziskuje sve veći

broj kontrolera koji se integrišu u nju, kao što su:

IDE (Integrated Device Equipment)

EIDE (Enhanced Integrated Device Equipment)

U njih spadaju:

kontroleri za diskove, audio, video i mrežne karticeintegrisane u jedan ili nekoliko čipova, modemi itd.

Kod ovakvih rešenja ne pojavljuju se problemikompatibilnosti u radu ovih jedinica i osnovne ploče.Radom osnovne ploče upravlja chipset.

Standardni formati:

AT

ATX

Micro ATX

Poznati proizvoĎači:

Intel

Gygabyte

MSI

Direktno utiče na performanse računara shodno

mogućnostima njenog čipseta, socketa i

kvaliteta ostalih delova na ploči Jedan od najvažnijih delova matične ploče je

bus ili magistrala. Preko magistrale idu svi podaci, te tako

komponente meĎusobno komuniciraju. Brzinamagistrale se meri u MHz-ima (megahercima)

Što je veća brzina to se više podatakaistovremeno može preneti.

Najbitnija magistrala je FSB magistrala

Osim FSB-a, postoje i druge magistrale:

◦ Memorijska magistrala spaja Northbridge sa

memorijom

◦ IDE magistrala spaja Southbridge sa hard

diskovima ili CD/DVD uređajima

◦ AGP magistrala spaja grafičku kartu sa memorijom

i CPU

◦ PCI magistrala spaja PCI slotove sa Southbridge-

om

Čipset Socket BIOS Memorijski slotovi PCI slot AGP slot IDE konektori SATA konektori USB priključci Legacy konektori Konektori za periferije CMOS baterije Integrisani delovi Naponski konektor

Glavni deo koji veže sve ostale delove sa procesorom, tešalje glavnom procesoru (CPU) informacije ostalim delovima. Sastoji se od dva dela:

◦ NorthBridge: NorthBridge je direktno povezan saprocesorom preko FSB-a (en. Front Side Bus ili magistrala) što omogućava brzu dostupnost podataka iz memorije igrafičke kartice. Od njega najviše zavise performansematične ploče. Integrisan je na matičnu ploču što znači dase ne može menjati, ali njegova voltaža i performanse se mogu menjati kroz BIOS ili softverski.

◦ Southbridge: Southbridge je sporiji od Northbridge-a te sveinformacije iz procesor-a idu prvo preko Northbridge-a pa tek onda na Southbridge koji je sabirnicama spojen na PCI, USB, zvučni čip, SATA i PATA konektore itd.

Acer Labs (ALi/ULi)

AMD

ATI

Intel

NVIDIA

Silicon Integrated Systems (SiS)

VIA Technologies (VIA)

Socket: Socket odreĎuje koji procesor se možeugraditi u matičnu ploču.

Nemoguće je staviti AMD procesor u matičnu pločukoja podržava Intel socket (i čipset)

Neki od korišćenih socketa:◦ Socket 478 - Stariji Pentium i Celeron procesori◦ Socket LGA775 - Novi Intel Pentium 4 procesori◦ Socket A - Stari AMD Athlon procesori◦ Socket 754 - AMD Sempron i neki AMD Athlon procesori◦ Socket 939 - Brzi i jako korišćteni AMD Athlon 64-bitni

procesori◦ Socket AM2 - Zamjena za socket 754 i 939, koristi DDR2

memoriju

Basic Input/Output System (BIOS) kontroliše

osnovne funkcije računara i svaki put proverava

svoje stanje prilikom paljenja računara

Parametrima i načinom pristupa hardware-u upravlja BIOS osnovni sistem.

Operativni sistem preko BIOS-a objedinjujehardware u funkcionalnu celinu i omogućavaispravan rad software-u koji koristi hardware.

Neki proizvoĎači matičnihploča stavljaju čak dvaBIOS ROM chipa na ploču.

Osnovne ploče posedujuventilator (cooler). Procesori su oni delovikonfiguracije koji se najintenzivnije greju, tj. imaju najveću disipacijuenergije.

Memorijski slotovi – za RAM memoriju

PCI (en. Peripheral Component Interconnect)

konektori za zvučne, TV, mrežne, i nekada i

grafičke karte

Accelerated Graphics Port (AGP), konektor

isključivo namenjen za grafičke karte, karakteriše

ga veća brzina od PCI-a

Integrated Drive Electronics (IDE), služi za spajanje

PATA hard diskova, optičkih ureĎaja (DVD/CD-

ROM/RW); obično se nalaze dva konektora.

Serial Advanced Technology Attachment (SATA) je

nešto novijeg datuma nego PATA, služi za

konektovanje SATA hard diskova i logično donosi bolje

mogućnosti

Universal Serial Bus (USB) služi za priključivanje

spoljnih ureĎaja (štampača, memorijskih stickova itd.).

Najnoviji standard je USB 2.0

Legacy konektori

Konektori za miš i tastaturu

CMOS baterija – pamti neke vitalne funkcije

računara

Naponski konektor - preko njega matična ploča

dobija struju (od napojne jedinice), te je

raspodeljuje ostalim delovima na matičnoj ploči

Najbitniji delovi u računaru od kojih zavisi brzina

i performanse istog su:

brzina procesora (CPU),

količina, tip i brzina RAM-a

vrsta čipseta

brzina FSB-a,

brzina hard diska

GPU grafičke karte.

Mikroprocesor računara je povezan sa drugim

delovima konfiguracije pomoću magistrala.

Glavne magistrale poveziju sastavne delove

računara u jedinstveni sistem i predstavljaju

skup magistrala koje prenose podatke od ulazno-

izlaznih ureĎaja do procesora.

Glavnu magistralu možemo posmatrati kao

“magistralu” koja služi za brži prenos podataka

prema procesoru.

Interne magistrale vrše prenos podatakaunutar računara i izvedene su kao vodovi namatičnoj ploči i dele se na:

Data Bus - Magistrale za prenos podatakaizmeĎu procesora i memorijskog podsistema iliperifernih ureĎaja

Address Bus – Magistrale za prenos adresa Controll Bus – Kontrolno-upravljače magistrale

vrše prenos upravljačkih signala izmeĎuprocesora i drugih delova hardware-a, tj. obezbeĎuju sinhronizaciju toka podataka.

Eksterne magistrale date u obliku višežilnog

kabla obavljaju razmenu podataka izmeĎu

spoljašnih U/I ureĎaja i procesora. USBmagistrale (Universal Serial Bus) namenje-

ne su za priključivanje više ureĎaja na jedanpriključak i koriste se za CDROM ureĎaj, miš, skener,…

IEEE FireWire magistrale namenjene su zaspajanje ureĎaja velikih brzina (DVD).

Da bi procesor mogao komunicirati sa U/I ureĎajima, za svaki je ureĎaj potrebanpokretački program - driver.

Funkcije drivera su:• identifikuju ureĎaj• preuzimaju kontrolu i• vrše sinhronizaciju rada.

Artimetričko logička jedinica (ALU)◦ Deo zadužen za sve matematičke kalkulacije

Registri◦ Registri su jednostavni flip-flop ureĎaji, na slici ih

imamo 3, no moderni procesori ih imaju mnogo više.

Program counter◦ Deo zadužen, doslovno, za brojanje, shodno naredbi

on povečava vrednost za 1, ili je resetuje na 0.

Intrukcijski registar i dekoder◦ Delovi koji kontrolišu sve ostale delove procesora

brzina rada

tip

količina podataka koja se može odjednomobraditi.

Snagu procesora mnogi procenjuju na osnovu

njegove radne frekvencije, ali ta procena nije

potpuno kvalitativna, jer brzina rada zavisi i od

drugih karakteristika (od širine i brzine adresnemagistrale i magistrale za prenos podataka).

Procenjuju se na osnovu sledećih podataka: broj, kapacitet i namena njegovih registara, broj jedinica za izvršavanje celobrojnih operacija i

operacija promenljive decimalne tačke, broj jedinica za dekodovanje i izvršavanje instrukcija,

konstrukcija jedinice za izvršavanje instrukcije, nivoi, kapacitet i brzine cache memorije integrisane na

procesorskom chip-u, skup mašinskih instrukcija koje procesor može izvršiti. tip slota, naponski nivo procesorskog jezgra i tehnologija

izrade (materijal i debljina povezivanja tranzistora unutarprocesora) predstavljaju sekundarne karakteristike o disipacijii mogućnosti primene procesora na matičnimpločama.

Memorije su ureĎene konačne

jednodimenzionalne liste memorijskih lokacija

(registara) u kojima se čuvaju podaci, instrukcije

i meĎurezultati obrade.

U memorijske lokacije (adrese) podaci se upisuju ili iz njih čitaju

U svakom računaru postoji memorijska hijerarhija. Memorije se sastoje od: Registara koji predstavljaju najviši nivo memorijske

hijerarhije. Oni nalaze se u procesoru, a brzina radaodgovara brzini procesora. Njihov broj i kapacitet je mali i služe za privremeno memorisanje podataka(meĎurezultata i rezultata obrade).

Cachememorije sunešto sporijeod brzine radaregistara, ali rade na približno istim frekvencijamakao i procesor. Njihov kapacitet je veći od ukupnogkapaciteta registara i predstavljaju skup medija zaprivremeno memorisanje podataka. Danas se koristimaksimalno tri nivoa cache memorije. U timmemorijama se na osnovi složenih algoritama biraju i učitavaju podaci za koje se pretpostavlja da će bitipotrebni procesoru.

Radna memorija je za red veličine sporija od brzinerada procesora. Radna memorija prihvata podatke inaredbe od ulaznih jedinica, pojedinačne naredbedaje upravljačkoj jedinici, razmenjuje podatke i dajerezultate izlaznoj jedinici. Organizovana je kao skuplokacija od kojih svakai ma svoju adresu. Adresiranje može biti direktno i indirektno.

Postoji nekoliko delova radne memorije:- RAM (Random Access Memory) sadrži podatke iprograme koji se izvršavaju. Učitavanje novogprograma briše prethodni. Pristupa se brzo idirektno. - ROM (Read Only Memory) sadrži programe i podatke koji se mogu samo čitati.

DRAM (Dinamyc Random Access Memory)je velikog kapaciteta sa radnom frekvencijom od18MHz.

EDORAM (Extended Data Out RAM) se idanas koristi i može da postigne radnufrekvenciju od 50 MHz.

SDRAM (Synchronous DRAM) memorija kojazahteva sofisticiraniji kontroler (zbog podelememorije na 2 memorijska bank-a), ali je njenaradna frekvencija 100 MHz, tj. 133 MHz.

RDRAM (Rambus DRAM) imaju radnu frekvenciju od 1066 MHz.

Micron je kao odgovor na Rambus memorijeizbacio DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) memorije koje su jedva skuplje odobičnih SDRAM memorije, a dvostruko su brže.

IBM radi na izradi statičkih RAM memorijama nanivou dimenzije atoma.

Za potrebe grafičkih kartica je razvijenaspecifična VRAM (Video RAM) memorija čijisvaki bit sadrži podatak o jednoj tački slikeekrana. Parametri za procenu memorije su vreme pristupa i kapacitet glavne memorije.

DDR

SDRAM

RDRAM

DDR 2DDR 3

Cache je mala memorija koja služi za čuvanje podataka

koji se često koriste

L1 cache je primarna cache memorija. Nalazi se na

istom čipu kao i procesor, radi na taktu procesora,

kapacitet 8-128kB

L2 cache- sekundarna cache memorija najčešće radi na

nazivnoj brzini procesora

Spoljašnje memorije služe za čuvanje podataka sa računara iprograma i njihov prenos sa jednog računara na drugi.

Deo podataka potrebnih za rad računara može se čuvati u radnoj memoriji (RAM), koja omogućava brži pristup, ali je malog kapaciteta i u njoj ne staju svi podaci potrebnikorisniku.

Arhiviranje je vrsta čuvanja podataka koji se vrlo retko koriste, a odlažu se na sigurno mesto za buduću upotrebu.

Osnovne karakteristike spoljnih memorijskih jedinica su kapacitet, vreme pristupa i protok podataka.

Poželjne karakteristike su: postojanost podataka, jednostavnorukovanje, male dimenzije i pristupačna cena.

Danas ove karakteristike zadovolajvaju magnetni i optički medijumi.

Kapacitet memorija se najčešće meri umegabajtima (MB) 1 MB= 1024 KB = 210 KB.

Često se kapacitet zaokružuje na 1000, npr. 1 MB ~1000 KB ~ 1 000 000 bajta (greška je pritome oko 5%).

U opštem smislu kao memorije do sada su se koristile:• magnetna traka,

• magnetni disk (promenljivi i hard disk),

• optički disk i

• magnetne kartice.

Tvrdi disk (ili hard disk) je ureĎaj koji piše i čita

podatke

Svaki računar danas ima barem jedan tvrdi

disk, na njemu se drže svi podaci neophodni za

pokretanje računara, kao npr. operativni sistem,

te on ustvari omogućava računaru da zapamti

podatke i posle gašenja istog

Grafička kartica, Grafički adapter, VGA kartica ilivideo kartica (en. graphics card, video card, vgacard, graphics adapter) daje i obraĎuje dvo-dimenzionalnu ili tro-dimenzionalnu sliku.

Grafički procesor (GPU) je glavni deo na kartici, a njegova uloga je prevoĎenje binarnog koda u vidljivu sliku na nekom grafičkom izlaznom ureĎaju.

Princip je jednostavan, CPU u saradnji sa nekimsoftverom, kao što je 3D računarska igra, šaljeinformacije grafičkom procesoru koji potom obraĎujedobijene informacije i šalje ih na monitor.

Grafička kartica se ugraĎuje u matičnu ploču, obično u AGP ili PCI Express slot

Modem je skraćenica od

MODulate/DEModulate i ona je ime za ureĎaj

koji modulira analogni nosač signala (kao zvuk),

i koji isto tako demodulira - dekodira digitalni

signal sa analognog nosača.

Modem je iz računara najčešće spojen na

telefonsku liniju

Zvučna kartica je deo koji obezbjeĎuje zvučni

ulaz i izlaz.

Zvučna kartica na sebi sadrži zvučni čip koji

pretvara analogne zvučne talase u digitalni

signal (nule i jedinice)

Mrežna kartica (en. Network card, NIC, network

adapter) je deo koji se brine za komunikaciju

računara preko računarske mreže

Brzine:◦ 10 mbit/sec

◦ 100 mbit/sec

◦ 1000 mbit/sec

◦ do 160Gbit/sec

Napojna jedinica je hardverski deo kojiračunaru obezbeĎuje napon i struju

Napojna jedinica obezbeĎuje da svaki do računara dobije odreĎenu količinu energije kojamu je potrebna

TakoĎe, jedan od glavnih zadataka napojnejedinice je da pretvori 220 V u 3,3 V, 5 V i 12 V što je u skladu sa naponskim zahtevimahardvera u računaru.

SLI (en. Scalable Link Interface) je način spajanja dve

(pa i više) grafičke kartice tako da mogu raditi zajedno.

Time se osigurava veća procesorska moć kao i sama

količina memorije

Peripheral Component Interconnect (PCI) je

magistrala preko koje se odvija komunikacija

komponenti (modem, zvučna kartica, grafička

kartica itd.) sa procesorom

Front Side Bus (FSB) je termin za glavnu

procesorsku (CPU) magistralu. Preko ove

magistrale idu svi podaci iz procesora ka ostalim

ureĎajima (RAM, grafička kartica, hard disk,

zvučna kartica).

Brzina FSB-a, kao kod procesora, se meri u

Megahercima (MHz)