Doc. dr Velimir Dedi

Kompjuterske tehnologije

Skripta za pripremu ispita na Univerzitetu za poslovne studije

Banja Luka, 2009.

1. ELEMENTI HARDVERA

U ovom poglavlju nauiete:

Kako su nastali raunari

Malu istoriju raunskih maina Principe rada i arhitekture digitalnih raunara

Kategorije i generacije koje prate razvoj digitalnih raunara Najvanije o delovima mikroraunara

1.1. ISTORIJA RAUNSKIH MAINA

Ljudi su od najranijeg doba imali potrebu da raunaju uz pomo nekog ureaja. Abakus, poznat svakome kao deija raunaljka, primer je takvog primitivnog raunskog ureaja. Nas, meutim, interesuje pronlazak i razvoj savremenog raunskog ureaja.

Istoriju pravog raunara moemo pratiti od sedamnaestog veka. Pogledajmo kako se ljudska misao i praksa odnosila prema problemu konstrukcije raunarskih maina od poetka sedamnaestog veka do danas.Poetkom sedamnaestog veka William Schickard je opisao mainu koja je omoguavala da korisnik lake obavi mnoenje brojeva sa vie cifara. Meutim, ova maina nikada nije realizovana.

Slika 1.1 Pascaline

1642. Blaise Pacal, francuski matematiar, napravio je mainu za sabiranje sa automatskim prenoenjem sa jedne pozicije na drugu (prenos na vie, kao kod runog sabiranja). Pascal, sin poreznika, izumeo je mainu sa nekoliko brojanika koji su se mogli okretati pomou igle.

Trideset godina kasnije nemaki matematiar Lajbnic (Gottfried Wilhelm von Leibnitz) napravio je raunsku mainu koja je, osim sabiranja i oduzimanja, mogla da izvrava i operacije mnoenja i deljenja.Moe se smatrati da je Lajbnic napravio ekvivalent jednostavnog depnog kalkulatora kakvog danas koristimo.

1822. u Francuskoj je Joseph-Marie Jacquard razvio automatski razboj koji je koristio buene kartice za kontrolu mustre u tkaninama.. Ovako je nastala prva programabilna maina, a Jacquard se smatra ocem automatizovane industrijske proizvodnje. Charles Babbage, profesor matematike na Univerzitetu Cambridge, je uvideo krajem sedamnaestog veka, da je tadanjim ureajima za raunanje - matematikim, astronomskim, kao

i u tabelama za navigaciju - postoji mnogo greaka i da to vodi Predloio je konstrukciju raunara pokretanog pomoopsesija njegovog ivota i on je ponavigacione tabele i drugi prorakonanih razlika, dakle nije bila programabiNajinteresantnija karakteristika maine je njeno reenje izlaza. Rezultati su upisivani na bakrenu plou pomou elinih kalupa. ale radi, recimo da je ovo prvi zabeleeni sludiskova.

Babbage je nainio i naprednu verziju svoje mamaina se moe smatrati prvim mehani

memoriju, jedinicu za izraunavanje, ulaznu i izlaznu jedinicu. rei od po 50 decimalnih cifara i sluila je za smetanje rezultata. Jedinica za izramogla da prihvati operande iz memorije, da ih sabira, oduzima, mnoi ili deli, i da vrati rezultat u memoriju. Veliki napredak u odnosu na diferencijalnu mainu bio je u tmaina bila programabilan raunar opte namene.

Slika 1.2

1842. Analitika maina bila je programabilna, pa je trebalo pisati softver. Tako je rozanimanje programera.. Babbage je za taj posao najmio nikog drugog do enu Bajrona! Ada Augusta Lovelace tako je postala prvi programer na svetu i njoj

postoji mnogo greaka i da to vodi esto katastrofalnim posledicama. unara pokretanog pomou parne maine. Ova elja je postala

opsesija njegovog ivota i on je poeo da gradi diferencijalnu mainu s ciljem da se izranavigacione tabele i drugi prorauni. Maina je uvek izvravala uvek isti algoritam, metod

nih razlika, dakle nije bila programabilna. Najinteresantnija karakteristika maine je njeno reenje izlaza. Rezultati su upisivani na bakrenu

nih kalupa. ale radi, recimo da je ovo prvi zabeleeni slu

inio i naprednu verziju svoje maine, koju je nazvao analitika maina. Analitimaina se moe smatrati prvim mehanikim programabilnim raunarom. Ona je imala

unavanje, ulaznu i izlaznu jedinicu. Memorija je bila kapaciteta 1000 cimalnih cifara i sluila je za smetanje rezultata. Jedinica za izra

mogla da prihvati operande iz memorije, da ih sabira, oduzima, mnoi ili deli, i da vrati rezultat u memoriju. Veliki napredak u odnosu na diferencijalnu mainu bio je u tome to je analiti

unar opte namene.

Ada Augusta King, prvi programer na svetu.

ka maina bila je programabilna, pa je trebalo pisati softver. Tako je rozanimanje programera.. Babbage je za taj posao najmio nikog drugog do enu Bajrona! Ada Augusta Lovelace tako je postala prvi programer na svetu i njoj

esto katastrofalnim posledicama. . Ova elja je postala

s ciljem da se izraunavaju uni. Maina je uvek izvravala uvek isti algoritam, metod

Najinteresantnija karakteristika maine je njeno reenje izlaza. Rezultati su upisivani na bakrenu nih kalupa. ale radi, recimo da je ovo prvi zabeleeni sluaj narezivanja

ka maina. Analitika

unarom. Ona je imala etiri dela: Memorija je bila kapaciteta 1000

cimalnih cifara i sluila je za smetanje rezultata. Jedinica za izraunavanje je mogla da prihvati operande iz memorije, da ih sabira, oduzima, mnoi ili deli, i da vrati rezultat u

ome to je analitika

ka maina bila je programabilna, pa je trebalo pisati softver. Tako je roeno zanimanje programera.. Babbage je za taj posao najmio nikog drugog do enu - erku lorda Bajrona! Ada Augusta Lovelace tako je postala prvi programer na svetu i njoj u ast je

programski jezik Ada dobio ime (pomenimo da je naknadno utvrbili napisani korektno!).

Mada nije koristio praktinu tehnologiju, apstraktne "univerzalne maine" (danassvaki algoritam koji se moe opisati. Turingova maina predstavlja osnovu ranauke, a sam Turing nezaobilazna je figura istorije ra

Sve do poetka dvadesetog veka nije bilo znadva svetska rata i vojnih potreba, dolo do naglog razvoja ranazivamo digitalni raunar. Tim matematina pola puta izmeu univerziteta Oxford i Cambridge, u kojem je bio i Alan Turing, izgradio je Colossusus, raunar koji je kori

Prvi veliki automatski elektromehani

Automatic Sequence Control Calculator [ASCC]). Njega je napravio tim pod vodstvom Howarda Aikena krajem tridesetih godina. ciklus instrukcije od 6 sekundi. Za ulaz i izlaz su kori

programski jezik Ada dobio ime (pomenimo da je naknadno utvreno da su svi njeni programi

nu tehnologiju, Alan Turing je tridesetih godinaje razvio ideju apstraktne "univerzalne maine" (danas poznate kao Turingova maina) koja moe da izvri svaki algoritam koji se moe opisati. Turingova maina predstavlja osnovu ranauke, a sam Turing nezaobilazna je figura istorije raunarstva.

etka dvadesetog veka nije bilo znaajnijih proboja u polju. Onda je, verovatno i zbog dva svetska rata i vojnih potreba, dolo do naglog razvoja raunara i nastao je ure

Tim matematiara i kriptoanalitiara iz Bletchey Parka, koji se nalazi u univerziteta Oxford i Cambridge, u kojem je bio i Alan Turing, izgradio je

unar koji je korien za razbijanje nemake ifre Enigma.

Slika 1.3 Collosus

Prvi veliki automatski elektromehaniki kalkulator opte namene je bio Harvard Mark I (tj. Automatic Sequence Control Calculator [ASCC]). Njega je napravio tim pod vodstvom Howarda Aikena krajem tridesetih godina. Imala je 72 rei memorije od po 23 decimalne cifre, i

Za ulaz i izlaz su koriene buene papirne trake.

eno da su svi njeni programi

je tridesetih godinaje razvio ideju poznate kao Turingova maina) koja moe da izvri

svaki algoritam koji se moe opisati. Turingova maina predstavlja osnovu raunarstva kao

jih proboja u polju. Onda je, verovatno i zbog unara i nastao je ureaj koji

ara iz Bletchey Parka, koji se nalazi u univerziteta Oxford i Cambridge, u kojem je bio i Alan Turing, izgradio je

ki kalkulator opte namene je bio Harvard Mark I (tj. IBM Automatic Sequence Control Calculator [ASCC]). Njega je napravio tim pod vodstvom

i memorije od po 23 decimalne cifre, i ene buene papirne trake.

1947. William Shockley, John Bardeen i Walter Brattain pronali su tranzistor. fizika osnova za minijaturizaciju kompjuterarevoluciju u raunarskoj industriji, tako da su do kraja pedesetih vakuumske cevi potpuno izbaene iz upotrebe. Znaajno su smanjene dimenzije rapouzdanost rada znatno poveane.(72)

1969. godine poinje rad na ARPAnetu. Arpanet je pretedigitalni mikroraunar koji je bio dostupan za personalnu upotrebu: bio je to MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems) 816.

1985. godine Microsoft je proizveo prvi Windows operativni sistem, a deset godina kasnije World Wide Web doivljava punu afirmaciju.

1997. Pentium II i Pentium MMX pribliavaju multimedijalno okruenje irokom auditorijumu, da bi 2001. Intel objavio postojanje procesora Pentium 4.

Slika 1.4 Mark I

William Shockley, John Bardeen i Walter Brattain pronali su tranzistor. minijaturizaciju kompjutera. Za samo desetak godina tranzistori su napravili

unarskoj industriji, tako da su do kraja pedesetih vakuumske cevi potpuno ajno su smanjene dimenzije raunara kao i potronja, dok su brzane.(72)

Slika 1.5 Prvi tranzistor

inje rad na ARPAnetu. Arpanet je pretea interneta, a 1972. je proizvedenunar koji je bio dostupan za personalnu upotrebu: bio je to MITS (Micro

Instrumentation and Telemetry Systems) 816.

Microsoft je proizveo prvi Windows operativni sistem, a deset godina kasnije a punu afirmaciju.

Pentium II i Pentium MMX pribliavaju multimedijalno okruenje irokom auditorijumu, Intel objavio postojanje procesora Pentium 4.

William Shockley, John Bardeen i Walter Brattain pronali su tranzistor. Ovako je nastala . Za samo desetak godina tranzistori su napravili

unarskoj industriji, tako da su do kraja pedesetih vakuumske cevi potpuno unara kao i potronja, dok su brzina i

1972. je proizveden prvi unar koji je bio dostupan za personalnu upotrebu: bio je to MITS (Micro

Microsoft je proizveo prvi Windows operativni sistem, a deset godina kasnije

Pentium II i Pentium MMX pribliavaju multimedijalno okruenje irokom auditorijumu,

1.2. DIGITALNI RAUNAR

1.2.1. Digitalna tehnika

Digitalni raunar operie diskretnim naponskim stanjima koje opisujemo skupom od dva simbola (0 i 1, istina i la, visoki napon i niski napon, ili neka druga kombinacija). Najee se koriste simboli 0 i 1, kada govorimo o samom procesu raunanja, odnosno H (high) i L(low) kada govorimo o samim naponskim nivoima u elektronskim komponentama koje ine raunar. Svako izraunavanje, ma kako sloeno bilo, svodi se na konaan niz operacija nad kombinacijama pomenuta dva stanja (0 i 1).

Logika algebra

Logika algebra definie niz pravila koja primenjujemo pri raunanju sa diskretnim stanjima (0 i 1, istina i la). Rezultat bilo kog izraunavanja u logikoj algebri opet je jedna od dve mogue diskretne vredosti (0 i 1, istina i la)

Osnovne logike operacije

Osnovne operacije logike algebre su: konjukcija, disjunkcija i negacija. esto se ove operacije nazivaju i operacije I, ILI i NE. Neke od ovih operacija zahtevaju dva operanda (ulazne vrednosti), a neke samo jedan operand. Tabele istinitosti definiu svaku od pomenutih operacija.(68/23)

Prvi operand Drugi operand Rezultat

1 1 1

1 0 0

0 1 0

0 0 0

Tabela 1.1. Logika operacija konjukcije (I)

Prvi operand Drugi operand Rezultat

1 1 1

1 0 1

0 1 1

0 0 0

Tabela 1.2. Logika operacija disjunkcije (ILI)

Operand Rezultat 1 0

0 1

Tabela 1.3. Logika operacija negacije (NE)

1.2.2. Implementacija logikih sklopova

Raunar osnovne logike operacije realizuje korienjem logikih kola. Logika kola su elektronske komponente koje zahtevaju na svojim ulazima elektrine signale koji dolaze u dva mogua stanja (visoki napon i niski napon). Izlazni napon logikog kola takoe moe biti jedino u stanju visokog ili niskog stanja.

Diskretna tehnologija jeste ona gde se logiki sklopovi realizuju (proizvode) od tranzistora (tzv. aktivne komponente) i otpornika i kondenzatora (tzv. pasivne komponente). Svaki takav digitalni sklop sastavljen je od odreenog broja aktivnih i pasivnih komponenata, a koje su povezane provodnim linijama (npr. zalemljene na tampanoj ploici).

Integrisana tehnologija, kojom se bavi mikroelektronika, na sasvim drugi nain realizuje digitalne sklopove. Na jednoj ploici silicijuma se nizom tehnolokih postupaka utiskuju svi potrebni aktivni i pasivni elementi, ije dimenzije ne prelaze nekoliko mikrometara. Cela takva

silicijumska ploica, poznata kao ip ili mikroip obavlja funkciju jednog digitalnog sklopa, ba kao i odgovarajui digitalni sklop realizovan u diskretnoj tehnologiji.

Sloena logika kola se prave meusobnim povezivanjem dva ili vie osnovnih logikih kola. Osnovna logika kola su data u sledeoj tabeli. Simbolom L oznaeno je niskonaponsko stanje (od engl. LOW),a simbolom H visoko naponsko stanje (od engl. HIGH). Mi ova stanja moemo tumaiti kao 0 i 1, la i istina, netano i tano.

Oznaka kola Grafiki simbol kola Tabela stanja kola I

(AND)

A B IZLAZ

L L L

L H L

H L L

H H H

NI

(NAND)

A B IZLAZ

L L H

L H H

H L H

H H L

ILI

(OR)

A B IZLAZ

L L L

L H H

H L H

H H H

NILI

(NOR)

A B IZLAZ

L L H

L H L

H L L

H H L

Iskljuivo ILI A B IZLAZ

Oznaka kola Grafiki simbol kola Tabela stanja kola (XOR)

L L L

L H H

H L H

H H L

Iskljuivo NILI (XNOR)

A B IZLAZ

L L H

L H L

H L L

H H H

Invertor

(NOT (INVERTER))

A IZLAZ

L H

H L

Tabela 1.4. Implementacija logikih sklopova.

U narednom poglavlju jo emo se baviti integrisanom tehnologijom i digitalnim integrisanim kolima kako se jo nazivaju sloene digitalne naprave realizovane na jednoj ploici silicijuma ipu.

1.2.3. Mikroelektronika

Mikroelektronika je deo elektronike koji se bavi integrisanim elektronskim komponentama (njihov razvoj, projektovanje i proizvodnja).

Minijaturizacija komponenata, drugim reima razvoj mikroelektronike, moda najbolje ilustruje Moorov zakon(68/3). Nazvan po G. E. Mooreu, direktoru kompanije Fairchild Semiconductor, ovaj empirijski zakon iz 1964. tvrdi da e se svake godine udvostruavati broj tranzistora integrisanih na ipu konstantne povrine.

Poluprovodnike komponente izrauju se od elemenata iz etvrte kolone periodnog sistema elemenata, obino od germanijuma ili silicijuma. Naziv poluprovodnici koristi se za grupu materijala koji se po svojim elektrinim osobinama nalaze izmeu provodnika i izolatora. Proces provoenja kod poluprovodnika nastaje raskidanjem kovalentnih veza pod dejstvom toplotne energije. Provodnost istog germanijuma ili silicijuma zavisi od broja slobodnih elektrona na sobnoj temperaturi. Njihova provodnost moe znatno da se povea dodavanjem "neistoe". Postoje dve vrste neistoa koje se dodaju germanijumu ili silicijumu: jedne potpomau stvaranje slobodnih elektrona, a druge upljina. Tok struje u poluprovodnicima nastaje usled kretanja nosilaca optereenja, kako u provodnom tako i u valentnom opsegu. Kao to je poznato, pokretni nosioci optereenja u provodnom opsegu su elektroni, a u valentnom upljine. Dalje razmatranje atomske strukture poluprovodnika i mehanizama stvaranja struje izlazi iz okvira ovog teksta.

Integrisana kola

Digitalna integrisana kola, ili digitalna kola integrisane tehnologije, jesu elektronski sklopovi koji koriste dva naponska stanja. Jedno stanje je niskog naponskog nivoa (engl. Low ili L), bliskog 0 V, a drugo stanje je visokog naponskog nivoa (engl. High ili H), bliskog naponu napajanja tog kola. Zamenimo li 0 sa L, a 1 sa H, digitalna integrisana kola mogu da obrauju pojedinane binarne brojeve (bitove) ili rei koje su sastavljene od vie bitova. Nibl (engl. nibble) jeste 4-bitna re, a bajt (engl. byte) jeste 8-bitna re. Re je, ponovimo, niz bitova.

Integrisana kola se proizvode u vie tehnologija. Najee se izrauju u TTL tehnologiji (na bazi tzv. bipolarnih tranzistora), pa ih mnogi zbog toga nazivaju TTL-kolima. U raunarskim sklopovima sreu se kola koja su izraena NMOS, CMOS i drugim tehnologijama1. Pri radu sa digitalnim integrisanim kolima treba voditi rauna kako o njihovoj funkciji tako i o tehnologiji izrade, jer od toga zavisi i postupak u radu sa njima. Sve potrebne informacije o pojedinim integrisanim kolima mogu se nai u odgovarajuim katalozima. O tehnologiji izrade, brzini rada i potronji moe se saznati i iz oznake integrisanog kola. Integrisana kola koja su izraena u CMOS ili NMOS tehnologiji veoma su osetljiva na statiki elektricitet, zato to imaju vrlo veliku ulaznu otpornost. Naime, usled dodira ulaznih krajeva NMOS/CMOS kola, lako se stvara visok

1 Oznake NMOS i PMOS definiu nain provoenja naelektrisanja kroz tranzistor.

elektrostatiki potencijal koji, ukoliko je vei od 100 V, moe da "probije" ulaz u kolo i da ga trajno oteti.(72)

1.3. OSNOVNA ARHITEKTURA RAUNARSKOG SISTEMA

1.3.1. Funkcije digitalnog raunara:

Od digitalnog raunara zahteva se da ima : 1. raunski deo, zaduen za izvoenje aritmetikih i logikih operacija 2. upravljaki deo, zaduen za donoenje odluka 3. memoriju za uvanje podataka, meurezultata i rezultata 4. memoriju za uvanje instrukcija (programa, sofvtera). Instrukcije slue za upravljanje

obradom.

Ako instrukcije i podatke uvamo u istom obliku (digitalnom), onda ne pravimo razliku izmeu instrukcija i podataka, pa ih (instrukcije i podatke) uvamo u istoj memoriji. Ovo je karakteristika Von Neumannove arhitekture. Harvardska arhitektura podatke i instrukcije uva u odvojenim spremitima podataka.

Od raunara se isto trai da ima ulazne i izlazne ureaje, kako bi mogao da komunicira sa spoljanou.

Vidi se da je glavna razlika izmeu dve pomenute arhitekture u korienju radne memorije: kod harvardske arhitekture podaci i instrukcije (program, softver) ne spremaju se u istoj memoriji. Kod Von Neumannove arhitekture podaci i instrukcije nalaze se u istoj radnoj memoriji.

U nastavku naeg izlaganja koncentrisaemo se na Von Neumannovu arhitekturu raunarskog sistema.

1.3.2. Komponente Von Neumannove arhitekture

Osnovne jedinice raunarskog sistema: procesor, memorija i U/I jedinice mogu se povezati na razliite naine u funkcionalnom pa i fizikom smislu, pa je stoga opravdano govoriti i o razliitim raunarskim arhitekturama. Sada je potrebno da se detaljnije upoznamo sa Von Neumannovom arhitekturom. Na Slici 1.6 vidljivo je da su tu osnovni elementi hardvera:

- glavna memorija, - upravljaka jedinica, - aritmetiko - logika jedinica, - U/I jedinice,

medjusobno povezani komunikacionim kanalom i brojnim interfejsima.

Komunikacioni kanal je funkcionalni sinonim dananje zajednike magistrale (adresna, upravljaka i magistrala podataka). Osnovni zadatak interfejsa je da obezbedi: hardversku, softversku i funkcionalnu povezanost centralne i ulazno - izlaznih jedinica. U sutini, imamo dve vrste interfejsa i to:1) serijske interfejse, koji kodirane znakove prenose bit po bit, 2) paralelne interfejse, koji kodirane znakove prenose paralelno,tj. istovremeno (bajt po bajt ili blok po blok).

Slika 1.6 Von Neumannova arhitektura raunarskog sistema

Da ne bi bilo nikakvih pojmovnih nejasnoa, savremeni naziv procesor ili centralni procesor nije nita drugo ve zajedniko ime za upravljaku i aritmetiko logiku jedinicu.

Izloena slika (1.6.) naglaava i to da se u raunarskom sistemu ne prenose samo podaci; ve i instrukcije i upravljaki signal. Poboljanja Von Neumannove arhitekture usledila su (uz napredak same tehnologije) u tri pravca, upravo u zavisnosti od toga preko koje jedinice se vri prenos upravljakih signala. Rezultat je najkrae u sledeem:- kod III generacije raunara, prenos upravljakih signala je iao preko CPU,- kod IV generacije, posebno mikroraunara, prenos upravljakih signala ide preko jedne ili vie magistrala,- kod V generacije raunara, razmena upravljakih signala se vri preko memorije.

Pomenuli smo ve da se obe jedinice procesora (urpavljaka i aritmetiko-logika, zajedno) oznaavaju jedinstvenim pojmom procesor ili centralna procesorska jedinica, prvenstveno iz razloga to zaista ine jednu funkcionalnu celinu. Pogledajmo to sada malo detaljnije.

Ve sam naziv upravljaka (kontrolna) jedinica upuuje nas na njenu osnovnu funkciju: upravljanje radom centralnog procesora, a time i celokupnog kompjuterskog sistema. Ovde se, naravno, mora naglasiti da se taj rad odvija i kontrolie uz pomo odgovarajueg sistemskog softvera koji je praktino inkorporiran u upravljaku jedinicu, tako da je danas teko povui strogu liniju razgranienja izmeu hardvera i sistemskog softvera.

Zadaci upravljake jedinice su brojni, ali se kao najvaniji oznaavaju:

1) upravljanje i koordinacija U/I jedinica, 2) upravljanje sledom instrukcija (naloga), 3) upravljanje sledom podataka (itanje, obrada, memorisanje i drugo), 4) modifikacija adresa (podataka ili instrukcija) i, 5) kontrola izvrenja aritmetiko-logikih operacija.

Kada je re o aritmetiko - logikoj jedinici i njen naziv nas upuuje na njene osnovne zadatke:

1) obavljanje svih aritmetikih operacija, 2) obavljanje svih logikih operacija sa fiksnom ili varijabilnom duinom mainske

rei.

1.4. ISTORIJSKI PREGLED KATEGORIJE I GENERACIJE RAUNARSKIH SISTEMA

1.4.1. Kategorije sistema

Najee razlikujemo sledee kategorije raunarskih sistema: Mainframe (veliki sistemi) Miniraunari (serverski sistemi) Superkompjuteri (specijalni sistemi velike snage) Mikroraunari (najee se misli na PC)

Ova podela ima svoje istorijske uzroke (izloenim redom su sistemi upravo i nastajali), ali se nikako ne sme pomisliti da je neka od kategorija prevaziena ili zastarela. PC nije jedini kompjuter! Mainframe i mini-sistemi itekako su ivi i danas. Razvoj tehnologije, napredak raunarske tehnike, moemo da vidimo iz sleda generacija sistema, koje su, jedna za drugom, sve naprednije i snanije.

a) Mainframe

Termin mainframe je prvobitno oznaavao veoma velike raunarske sisteme i bio je korien da bi se oni razlikovali od manjih mini ili mikroraunara. Mada je sam termin mainframe upotrebljavan na razliite naine tokom vremena, najee je opisivao uzastopne porodice IBM-ovih raunarskih sistema, koje su sve zapoele raunarom System/360.Danas je mainframe generiki termin, koji opisuje velike raunarske sisteme. Veliki raunarski system (mainframe) ima znaajne fizike gabarite (prostorno je velik), performanse koje znaajno prevazilaze PC raunare i zahteva znaajno odravanje.

Jedna duhovita definicija kae: "to je zastareo ureaj koji jo uvek koriste hiljade zastarelih kompanija, opsluujui milijarde zastarelih korisnika i pravei ogromne zastarele zarade svojim zastarelim akcionarima. A sve to se deava dva puta bre ove nego prethodne godine."

Dakle, nikako ne smemo misliti da je vreme velikih sistema prolo.

Nastanak mainframe raunara

Nastanak mainframe raunara usko je vezan sa nastankom IBM-ovog modela 360.

U ranim 60-im godinama, kompanija IBM je izala sa novim nizom raunara koji je trebalo da zameni njihove razne nauno-tehnike i komercijalne modele. Imali su novu ideju: da naprave niz raunarskih sistema koji bi delili zajedniku arhitekturu, sa opsegom modela koji bi opsluivali razne korisnike.

Ovaj novi proizvodni niz su nazvali System/360. Naravno, prve verzije sistema 360 imale su snagu obrade koja bi se mogla priblino uporediti sa dananjim digitalnim asovnicima.

Glavne karakteristike mainframe raunara, koje su najvie doprinele njihovom daljem korienju bile su pouzdanost, raspoloivost, popravljivost i mogunosti korienja ulazno/izlaznih operacija.

Slika 1.7 Pogled na mainframe sistem

b) Mini raunari

Miniraunari ili srednji raunarski sistemi predstavljaju onu klasu raunara koja se sve vie koristi ne samo kod velikih kompanija ve i kod svih onih koji tom klasom raunara ele da ree problem upravljanja mreom (serveri) ili razvoja vlastitog softvera. Ove sisteme karakterie:- mogunost simultanog interaktivnog rada vie desetina korisnika,- velika glavna memorija za rad sa bazama podataka, bazama znanja i sl.,- brzina rada od 200-600 MIPS-a. Mini raunare takoe karakterie 32-64 bitna duina rei uz osnovni kapacitet glavne (operativne) memorije od 10-20GB. Najei primeri takvih raunara su serije VAX firme Digital i AS-400 firme IBM, koji se koriste na gotovo svim svetskim elektronskim berzama. Primena mikrokompjutera kao komunikacionih sistema (vorita) je velika i u svim drugim oblastima gde postoje distribuirane raunarske mree, a zahvaljujui snanim mrenim operativnim sistemima koji podravaju njihov rad. U svim tim sluajevima miniraunar (AS-400) e prihvatiti svaki hardver koji postoji u trenutku njegove implementacije, pa e npr. PC raunar, uz adekvatnu karticu, postati grafiki terminal ovakvog sistema. esta upotreba minikompjutera je i u oblasti planiranja i upravljanja proizvodnjom, odnosno u oblasti C tehnologije.

Miniraunari se naveliko koriste u aplikacijama u realnom vremenu, na primer za kontrolu vazdunog saobraaja ili automatizaciju fabrika. Teko je tano definisati miniraunar, jer mnoge kompanije proizvode ove raunare sa 16-bitnim ili 32-bitnim mikroprocesorima uz isvesnu koliinu memorije i ulazno/izlaznih ipova, gde je sve smeteno na jednoj tampanoj ploi

c) Superkompjuteri

Superkompjuteri predstavljaju specifinu klasu izuzetno monih raunarskih sistema, koji su softverski optimizirani za rad u WAN mreama i deljenje resursa (prethodno) pomenutim - drugim kategorijama raunarskih sistema. Oni imaju sve potencijale velikih sistema, uz jo vee brzine obavljanja internih operacija koje se oznaavaju kao MFLOPS (Mega Floathing Operations per Second), GFLOPS (Giga FLOPS), tj. milijarda operacija u sekundi. Cene superkompjutera su izuzetno visoke (desetine miliona USA$) i zato je njihov broj u svetu ogranien preteeno za potrebe armija i velikih naunih instituta.

d) Mikroraunari

To su stone maine zasnovane na mikroprocesorima, tj. procesorima izvedenim na jednom ipu, a obino su namenjene samo jednoj osobi za korienje u kancelariji, u edukaciji ili za kunu upotrebu. Najpoznatija realizacija mikroraunara poznata je kao personalni raunar (PC)

Personalni raunari se, za razliku od velikih raunara, mogu koristiti na razliite naine: obradu teksta, tabelarna izraunavanja, automatizaciju kancelarijskog poslovanja, multimedijalne i interaktivne aplikacije.

1.4.2. Generacije raunarskih sistema

Osnovne generacije raunarskih sistema mogu se rekapitulirati kroz sledee:

Prvu generaciju (1951-1958) karakterie upotreba elektronskih cevi i kablovskih veza izmeu komponenti, to je uticalo na velike gabarite raunarskih sistema, veliku potronju elektrine energije i este kvarove komponenti raunarskog sistema. Npr. ENIAC je bio teak 30 tona, sastojao se od sedamnaest hiljada elektronskih cevi koje su troile 174 kW , dok se za hlaenje elektronskih cevi troila priblino ista energija. Programi su pisani na mainskom jeziku ili asembleru, to je zahtevalo specijalizovana mainska i programska znanja korisnika raunarskih sistema.

Drugu generaciju (1960-1965) su sainjavali tranzistori i tampana kola tako da su dimanzije znatno smanjene, a sigurnost rada poveana. Poveani su memorijski kapaciteti i znatno usavreni ulazni ureaji. Softver se usavravao, tako da se manje koristio mainski jezik, a vie simboliki jezici (Cobol i Fortran - prve verzije).

U treoj generaciji (1965-1975) hardverske komponente se usavravaju tako da se koriste integrisana kola (integrated circuit) koja omoguuju stvaranje komponenti raunarskog sistema

jo manjih dimenzija, bru obradu podataka, vei kapacitet memorije i veu pouzdanost funkcionisanja.

Poboljanje karakteristika osnovnih komponenti omoguilo je povezivanje veeg broja perifernih ureaja u raunarski sistem. Usavrene komponente dozvoljavale su multiprogramski rad, te komunikaciju izmeu raunara putem telefonskih linija. Za upravljanje i kontrolu kompjutera razvijeni su savremeniji operativni sistemi, a u ovoj fazi se koriste i vii programski jezici.

U etvrtoj generaciji (1975-1990) konstrukcija komponenti raunarskog sistema zasniva se na izradi poluprovodnikih sklopova korienjem LSI tehnologije (Large Scale Integrated), tj. tehnologije sklopova integrisanih u velikoj meri i VLSI (Very Large Scale Integration), tj. visoko integrisanih sklopova. Poboljanje performansi hardverskih komponenti dovelo je do smanjenja dimenzija raunara, poveanja kapaciteta glavne i periferne memorije i do znatno vee brzine obrade podataka, koja se meri nanosekundama. Raunari se povezuju u mree i razvijaju mreni operativni sistemi.

Operativni sistemi su fleksibilniji i jednostavniji za upotrebu, a programski jezici i prevodioci pogodniji za kreiranje aplikativnog sofrvera koji se koristi u svim sferama drutva. Zahvaljujui softverskim alatima IV generacije, koji su u grafikom okruenju veoma pristupani za korisnika, intenzivno se razvija i end user computing. Ovaj pojam - end user computing predstavlja intenzivno korienje kompjutera od krajnjih korisnika (koji nisu informatiki profesionalci) u cilju reavanja nekog poslovnog problema.

Peta generacija je karakteristina za kraj dvadesetog i poetak dvadesetprvog veka. Njeno okruenje, kao to smo ve pomenuli, je bitno obeleeno fantastino brzim razvojem raunarskih mrea na mikro (preduzee) i makro planu (svetska trita i ekonomije). Sa stanovita tegnologije nastavljen je trend ultra integracija, najbolje reprezentovanih novim ipovima sa preko petnaest miliona tranzistora (Intel PC). Izuzetna poboljanja belee se i u domenu radnih stanica i brzine prenosa informacija. Ovu generaciju na kvalitativno novi nivo die razvoj

paralelnog povezivanja sa virtuelnim operativnim sistemima i novim konceptima sistema u celini, sistema otvorene arhitekture.

Petu generaciju odlikuje i masovni paralelizam2, kao i proizvodnja raunara koji su orijentisani odreenim problemima. Takoe je karakteristina pojava RISC arhitektura (Reduced Instruction Set Computer). Ovi raunari imaju mikroprocesor sa malim brojem instrukcija koje izvravaju jednostavnu obradu, ali se zato uglavnom sve izvravaju u toku jednog taktnog intervala.

1.4.3. Vrste mikroraunara

Danas koristimo najee stone konfiguracije (desktop), zatim prenosne raunare (notebook, laptop) i minijaturne PDA (personal digital assistant), koje bismo mogli nazvati digitalnim rokovnicima.

Slika 1.8 Desktop sistem

2 Paralelizam je korienje vie mikroprocesora u jednom raunarskom sistemu.

Slika 1.9 Prenosni sistem

.

Slika 1.10 PDA ureaj

.

1.5. ULAZNI UREAJI

Danas postoji mnotvo ulaznih ureaja, koji su veoma raznovrsni, kako po nameni, tako i po tehnolokim reenjima. Ipak, sve ih moemo klasifikovati u tri velike grupe:

Ureaji prilagoeni oveku. Ovi ureaji su interfejsi izmeu oveka i kompjutera. Ureaji prilagoeni raunaru. Ovi ureaji su interfejsi izmeu razliitih delova raunara Ureaji prilagoeni okolini. Ovi ureaji su interfejsi izmeu raunara i vanjskog sveta

(npr. veza raunara i industrijskog postrojenja)

Ureaji prilagoeni oveku najee su: Tastatura

Mi

Optika olovka

Trackball

Dojstik

Ureaji prilagoeni raunaru poznati su iz svakodnevne prakse. Naveemo: Skener

Touch screen

Grafika tabla

Mikrofon

Digitalna kamera

ita magnetskog mastila (MICR), ita bar koda, OCR

Ureaji prilagoeni okolini najee se nalaze u formi analogno digitalnih i digitalno analognih konvertera. Proces analogno-digitalne konverzije objanjen je u poglavlju 4.1.3

1.5.1. Tastatura

Tastatura je danas najrasprostranjeniji ureaj za unoenje podataka i komunikacije sa PC raunarom. Ovaj primat tastatura je preuzela od nekadanjeg ureaja tzv. itaa buenih

kartica, koji danas pripada istoriji raunarstva. Tastatura se koristi za unos teksta u sistem, davanje komandi, pomicanje kursora na ekranu ili izbor eljenog menija - opcije. Pri ovome radu na ekranu kontroliemo ispravnost unetih podataka i po potrebi ih ispravljamo. Najee tastature sadre 101 taster sa standardnim amerikim tzv. QWERTY rasporedom slova koji omoguava slepo kucanje. Raspored slova se moe i promeniti uz pomo odreenih uslunih programa tako da odgovara standardima pojedinih zemalja ili specifinim zahtevima korisnika.

Oblici tastature su razliiti, zavisno od proizvoaa, s tim to je danas sve poplarnija tzv. ergonomska tastatura koja moe da se maksimalno prilagodi zahtevima pojedinanih korisnika.

Na standardnoj tastaturi tipke su grupisane u etri dela:

a) alfabetski deo obuhvata najee 48 tastera poreanih u etiri reda u standardnom rasporedu slova, mada ima i onih na kojima su obeleeni nestandardni znaci (npr. , , , itd). Ovoj grupi pripada i posebno izdvojeni taster- Space, koji je vizuelno vei od svih ostalih i slui za unos blanko znaka koji je nevidljiv ali je ravnopravan sa svim vidljivim znacima.

Slika 1.11 Tastatura

b) numeriki deo tastature se aktivira pritiskom na taster Num Lock. Kada je pritisnut, na tastaturi svetli led dioda iznad koje je natpis Num Lock i u raunar se unose dekadne cifre. Ukoliko Num Lock nije aktivan, svaki od numerikih tastera proizvodi dejstvo koje je ispisano ispod cifre na samom tasteru.

c) funkcionalni tasteri su oznaeni kao F1, F2, itd. F12 i njihova uloga zavisi od programa do programa, tako da se obavezno navodi uz opis, tj. upustvo za korienje programa. Tako npr. najea funkcija tastera F1 je Help dakle poziv za pomo koji emo uputiti raunaru kada ne znamo ta (moemo) da uradimo, kako i sl. Kao rezultat dobiemo objanjenje i pregled alternativnih mogunosti za reavanje naeg problema. Zato se i kae da funkcionalni tasteri u sutini predstavljaju zamenu za neku esto potrebnu i korienu komandu u datom programu.

d) kontrolni ili komandni tasteri su veoma znaajni deo tastature. Pregled takvih najvanijih tastera i njihova funkcija dati su u sledeoj tabeli.

1.5.2. Mi

Mi je mali ulazni ureaj koji omoguava kretanje po ekranu i izbor neke opcije na taj nain to ete pokazati ta elite i pritiskom na levi ili desni taster mia (tzv. klik) aktivirati izabranu opciju. Na vrhu mia nalaze se dva ili tri tastera, a ispod njega - mala kugla koja se pomera u skladu sa pomeranjem samog mia. Pomeranjem kugle vidimo da se na ekranu pomera mala kosa strelica (ili neki drugi uoljiv znak) koja se zove pokaziva mia ili kursor i koja omoguava izbor eljene opcije. Mi se moete pomerati po bilo kojoj podlozi, ali je originalni podmeta najbolje reenje jer, izmeu ostalog, spreava prljanje unutranjosti mia gde se nalaze senzori za pomeranje. U unutranjosti kugle mia skupljaju se estice praine, pa je dobro posle izvesnog vremena otvoriti i oistiti ovo leite. Uradite to paljivo i nita neete pokvariti, a va mi e prestati da koi ili preskae u radu.

Tabela 1.5. Najvaniji komandni tasteri

Ovaj mali ureaj je svoj puni razvoj doiveo upravo sa razvojem Windowsa i grafikog okruenja jer je zamenio mukotrpan rad kucanja naredbi preko tastature. Tek sa miem e se efikasno i lako iskoristiti sve dobre osobine Windowsa kao to su:- pokazivanje objekta na ekranu na kome elite neto da radite,- izbor i aktiviranje eljene opcije (brzo pritisnete i otpustite levi taster mia),- odvlaenje objekta, to postiete: pokazivanjem objekta, drite pritisnuti levi taster mia i pomerajte ga na eljeno mesto (tek kada objekat doe na eljeno mesto otpustite taster).

Ulogu mia kod Notebook raunara (raunar malih dimenzija pogodan za noenje) preuzima Trackball koji se ne pomera ali ima kuglicu koju pomerate prstima i na taj nain pozicionirate pokaziva tj. Kursor.

1.5.3. Skener

Skener je ureaj koji omoguava unoenje slike ili crtea u raunar u digitalnom obliku. Takva digitalizovana fotografija kao zapis (film) na disku moe se onda dalje obraivati uz pomo odgovarajuih programa ili putem mree poslati nekom prijatelju.

Skeneri ne razlikuju tekst od ilustracije (slino fotokopiranju) tako da i svaki tekst prenesu kao sliku. Da bi na takvom skeniranom tekstu naknadno neto radili, tj. menjali ga, neophodno je da imamo posebne programe za prepoznavanje teksta, tzv. OCR programe (Optical Character Recognition). Ovi programi su u praksi izuzetno korisni, ali zahtevaju da preuzeti tekst i slova budu isti i jasni. U suprotnom moe doi do estih greaka u itanju slova, posebno naih slova tipa , , , itd.

Kvalitet slike, odnosno rezolucija skenera odreena je brojem taaka po inu (dots per inch) koje mogu da skeniraju. Danas je uobiajena rezolucija oko 2400 dpi, uz napomenu da se odgovarajui softverskim postupcima ona moe poveati za nekoliko puta. To znai da takav skener ima ustvari 2400 senzora/ inu.Veza sa raunarom ostvaruje se preko grafike video kartice: ISA, ASPI; SCSI, itd.

Skeneri mogu biti monohromatski i kolor (od 256 boja na vie), odnosno runi i stoni. Runi skeneri su jeftiniji, pogodni za kunu upotrebu i situacije u kojima kvalitet skenirane slike nije previe bitan. Stoni skeneri su fiksni i obezbeuju pravolinijsko ravnomerno kretanje papira, a time i znatno bolji kvalitet slike.

Na svom najosnovnijem nivou, skener je samo jo jedan od uredjaja za ulaz, slino tastaturi ili miu, izuzev to je taj njegov ulaz u grafikom obliku. Te slike mogu biti fotografije za retuiranje, popravku ili upotrebu u stonom izdavatvu. One mogu biti i rukom crtani logotipi koji su potrebni za zaglavlja dokumenata. One ak mogu biti i stranice teksta koje bi pogodan softver mogao da proita i memorie kao datoteku teksta za dalje uredjivanje.

Spisak primena skenera je gotovo beskrajan i rezultovao je u proizvode za zadovoljavanje posebnih zahteva:

vrhunski skeneri sa doboem, koji mogu da skeniraju i refleksno umetnost i prozirno, od slajdova od 35 mm do materijala dimenzija 16 stopa x 20 ina, pri rezolucijama veim od 10000 dpi (taaka po inu);

kompaktni skeneri za dokumenta, projektovani iskljuivo za optiko prepoznavanje znakova (OCR - optical character recognition) i upravljanje dokumentima;

namenski fotoskeneri, koji rade tako to pomeraju fotografiju preko stacionarnog izvora svetlosti;

skeneri za slajdove/folije, koji rade tako to proputaju svetlost kroz sliku, a ne da reflektuju svetlo sa nje;

runi skeneri, za trite iroke potronje, ili za korisnike koji nemaju mnogo raspoloive radne povrine.

Medjutim, najire primenljiv i najpopularniji oblik su skeneri sa ravnom podlogom. Oni mogu da snimaju slike u boji, dokumenta, stranice iz knjiga i asopisa i, sa odgovarajuom prikljunom opremom, ak da skeniraju prozirni fotografski film.

Rad

Na svom najprostijem nivou, skener je uredjaj koji pretvara svetlost (koju vidimo kada neto gle-damo) u jedinice i nule (to je format koji moe da proita raunar). Drugim reima, skeneri pretvaraju analogne u digitalne podatke.

Skeneri u boji

Skeneri u boji imaju tri izvora svetlosti, po jedan za crvenu, zelenu i plavu osnovnu boju. Neke glave za skeniranje imaju jednu fluorescentnu cev sa tri CCD elementa sa filtrima, dok druge imaju tri obojene cevi i jedan CCD element. Prvi od njih proizvode celu sliku u boji u jednom prolazu, u kome se cilj osvetljava pomou tri brzo izmenljiva svetla, dok drugi moraju da se vraaju tamo-amo tri puta.

Formati3 grafikih datoteka

3 Pojam format datoteke odnosi se na prihvaen standard zapisa podataka u odreenoj vrsti datoteke. Ne treba meati

pojam formata datoteke, koji je iz sveta datoteka, sa fizikim formatom (dimenzijama) grafike prezentacije slike.

Format u kome se memorie skenirana slika moe da ima znaajan uticaj na veliinu datoteke - a veliina datoteke je vana stvar na koju treba da se obrati panja kada se skenira, jer visoke rezolucije koje podravaju mnogi savremeni skeneri mogu da rezultuju datotekama slika koje su veliine i do 30 megabajta za stranicu formata A4.(72).

Najvee su datoteke formata bitmape (BMP), jer se u njima slika memorie u punoj boji, bez kompresije ili u 256 boja sa jednostavnom kompresijom RLE.

Datoteke u formatu oznaene slike (TIFF - tagged image file format) su najfleksibilnije, jer su u njima memorisane slike u RGB (crveno-zeleno-plavo) nainu za prikaz na ekranu, ili CMYK (tirkiznoplavo-purpurnocrveno-uto-crno) za tampanje. Format TIFF podrava takodje i LZW kompresiju, koja moe znaajno da smanji veliinu datoteke bez ikakvog gubitka na kvalitetu. Ona je zasnovana na dve tehnike koje su uveli Jacob Ziv, Abraham Lempel i Terry Welch.

Graphic interchange format (GIF) firme Compuserve memorie slike sluei se indeksiranom bojom. Ukupno je raspoloivo 256 boja na svakoj slici, mada neke od tih boja mogu da se menjaju od slike do slike. Tabela RGB vrednosti za svaku indeksiranu boju je memorisana na poetku datoteke slike. Datoteke u GIF formatu su sklone da budu manje od veine datoteka u drugim formatima, to ih ini dobrim izborom za upotrebu u materijalu za objavljivanje na WWW.

Format PCX (PC Paintbrush) prestao je da se upotrebljava, ali nudi komprimovani format dubine boje od 24 bita. Format datoteka JPEG (Joint Photographic Experts Group) koristi kompresiju sa gubicima i moe da naini male datoteke sa dubinom boja od 24 bita. Nivo kompresije moe da se izabere, ali gubici uvek postoje.

Ako nema potrebe da se sauva informacija o bojama originalnog dokumenta, najbolje je da se slike koje se memoriu radi kasnijeg optikog prepoznavanja znakova (OCR - optical character recognition) skeniraju u reimu nijansi sivog. To zauzima treinu prostora potrebnog za RGB skeniranje u boji.

Sledea tabela ilustruje relativne veliine datoteka koje se postiu upotrebom razliitih formata datoteka prilikom memorisanja "prirodne" slike od 1 Mbajta, a takodje prikazuje i podravane dubine boja:

Format datoteke Veliina slike Broj boja BMP RGB 1MB 16,7 miliona

BMP RLE 83KB 256

GIF 31KB 256

JPEG - minimalna kompresija 185KB 16,7 miliona JPEG - minimalna progresivna kompresija 150KB 16,7 miliona JPEG - maksimalna kompresija 20KB 16,7 miliona JPEG - maksimalna progresivna kompresija 16KB 16,7 miliona PCX 189KB 16,7 miliona

TIFF 1MB 16,7 miliona

TIFF LZW kompresija 83KB 16,7 miliona

Tabela 1.6 Formati grafikih datoteka

Slika 1.12 Skener

1.5.4. ita dokumenata

Postoji itav niz razliitih vrsta itaa. Prema nainu ispisivanja podataka na dokumentu mogu se podeliti na:

itae markiranih obrazaca (Optical Mark Recognition), itae dokumenata sa magnetnim zapisom (Magnetic Ink Character Recognition), itae optikog pisma (Optical Character Recognition), itae BAR koda.

Osnovni princip itanja se sastoji u prepoznavanju prisustva ili odsustva znakova u svim detaljno specificiranim lokacijama izvornog dokumenta. Ovo prepoznavanje se realizuje razliitom refleksijom svetlosti (od svetlih i tamnih podloga, tj. postojanja ili nepostojanja zapisa slova), odnosno stvaranjem odgovarajue kombinacije strujnih impulsa koji se prenose u centralnu jedinicu.

Optiki ita markiranih obrazaca najveu primenu ima u kolstvu i edukaciji uopte, budui da prepoznaje markiranu lokaciju ili upisan znak na ispitnim listovima (npr. mesto gde upisujete x ili zaokruavate odgovor a, b, c ili d). Moe da ita i zapise napravljene olovkom.

Najvea primena magnetnih zapisa je u bankarstvu kod obrade ogromnog broja ekova, a zahvaljujui magnetnom mastilu sa kojim je na eku oznaen identifikacioni broj banke, korisnika i njegovog rauna. Kada banka primi ek ona magnetizira upisani iznos i potom sve podatke sa njega digitalizuje i obrauje u raunaru.

itai optikog pisma, zahtevaju posebno stilizovane znake, to znai slova, brojeve i specijalne znake u tano definisanom obliku. To su najee predtampane uplatnice (npr. pote), ifre artikala, brojevi faktura, narudbenica, identifikacioni brojevi knjiga itd.

itai BAR koda itaju svima nama dobro poznati ipkasti kod sastavljen od tankih i debljih linija sa razliitim razmacima izmeu njih a koji se nalazi na svakom maloprodajnom artiklu. BAR kod minimalno sadri identifikacionu oznaku proizvoaa i proizvoda i ima izuzetno veliki znaaj za proizvodnju, trgovinu, transport itd, kao i savremeno elektronsko poslovanje, te e o tome kasnije biti vie rei.

Za sve itae dokumenata je najznaajnije to to oni omoguavaju direktan ulaz podataka sa izvornog dokumenta u raunar, bez dodatnih trokova (prekucavanja, tj. unosa) i dodatnog vremena.Zbog svih tih razloga na njihovom daljem razvoju se u svetu intenzivno radi.

1.5.5. Jedinice govornog ulaza

Ove jedinice predstavljaju noviju vrstu ureaja iji je zadatak da pretvaraju rei govornog jezika u digitalne signale prema kodu centralne jedinice. To podrazumeva:

postojanje odgovarajueg interfejsa, tzv. VDA (Voice Data Entry) ureaja,

postojanje unapred memorisanog renika koji raunaru omoguava da prepozna izgovorene rei.

Da bi obavile ovaj zadatak, jedinice govornog ulaza moraju biti opremljene mikroprocesorom sa funkcijom prijema glasa od mikrofona (input), njegovog pojaanja, sintetiziranja, pretvaranja u strujne impulse i prenosa do centralne jedinice (slika 1.14.)

Danas sve vie iezavaju ogranienja koja su ranije postojala kod ovih jedinica u smislu zahteva za: tano odreenom bojom ljudskog glasa, ogranienim renikom.

Slika 1.13. Digitalizacija glasa

Identifikacija boje ljudskog glasa koji se preko mikrofona unosi u raunar danas se uglavnom zadrava jo samo kod mera zatite od neovlaenog pristupa podacima. U svim ostalim situacijama (npr. CD-i uenje stranih jezika) raunar e prihvatiti glas bez analize prepoznavanja govornika. Slian, a to znai izuzetno brzi, razvoj beleimo i kod renika podataka koji danas prepoznaju preko 100.000 rei govornog jezika (1/226).

Brzina rada ovih jedinica se pribliava brzini razgovetnog ljudskog govora. Prednosti jedinica govornog ulaza su:- jedinstveno i lako komuniciranje sa raunarom,- smanjivanje broja greaka na ulazu i,- eliminisanje trokova prepreme podataka.

Pored navedenih ulaznih jedinica, stalno se javljaju i nove vrste ureaja vezane za pojedine kategorije i delove hardvera, kao to su npr. SMART kartice u bankarstvu koje imaju vlastiti mikroprocesorski ip i memoriju, itd.

1.5.6. Digitalne kamere

Digitalne kamere na putu su da osvoje svet analogne (klasine, hemijske) fotografije. Digitalna kamera (danas se razlika izmeu digitalnog fotoaparata i digitalne kamere praktino ne moe

odrediti, pa se ova dva termina koriste kao sinonimi) jeste ureaj koji snima pokretne ili statine slike, a sama slika smeta se na nekom digitalnom mediju.

Osnovne osobine:

a) Rezolucija Odnosi se na veliinu snimka izraenu u pikselima. Obino se meri u megapikselima veina kamera ima rezoluciju od oko 1 do 1,7 megapiksela. Ovaj parametar nema nikakvog uticaja na kvalitet snimka snimci rezolucije 1,7 megapiksela imaju isto toliko uma koliko i snimci uraeni u rezoluciji od jednog megapiksela.

b) Kvalitet Prilikom snimanja fotografija obino je mogue podesiti parametre kvaliteta samog snimka. Ovi parametri omoguavaju izmenu nivoa JPEG kompresije.to je stepen kompresije vei, datoteka je manja, a kvalitet slabiji.

c) Format memorijske kartice

Na digitalnim kamerama postoje tri osnovna formata memorijskih kartica:

MultiMediaCards (MMC): Ove kartice su veoma male,otprilike kao jedna potanska markica. Uprkos tome to su izuzetno tanke (1 mm)i lake, ove kartice mogu imati kapacitet i od 128 MB, sve druge isprobane kamere koristile su ili MMC ili SD kartice. I MMC i SD kartice mogu da se koriste na velikom broju razliitih ureaja, od digitalnih kamera preko PDA (Personal Digital Assistent) raunara, pa do MP3 plejera.

Secure Digital (SD): SD kartice koje su veoma sline MMC karticama imaju neto veu debljinu (2,1 mm). Ove kartice mogu imati kapacitet od 512 MB i prihvata ih veina savremenih DV kamera.

Memory Stick:Standard: Memory Stick koji je razvila kompanija Sony i koji je kompatibilan samo sa Sony DV kamerama ima veliinu jedne vakae gume. Ove ploice su veoma tanke i duguljaste i mogu imati kapacitet od 128 MB , a ugrauju se u digitalne kamere i laptop raunare kompanije Sony.

Prednosti digitalne fotografije nad analognom - Digitalni foto-aparati su moda skuplji od analognih, ali njihovo korienje je daleko

isplativije. Filmovi kotaju, bez obzira na to da li vam se fotografije sviaju ili ne. Kod digitalnih foto-aparata ne morate da tampate ili plaate one slike koje vam se ne sviaju.

- Poto nema filma, neete morati da brinete gde i kako da ga uvate, ako ga ne koristite odmah i ne morate voditi rauna o njegovom roku trajanja.

- Kako su digitalne fotografije praktino besplatne (ako ne raunate trokove baterija), moete ih napraviti koliko god hoete.

- Ne samo to ete na veini digitalnih foto-aparata videti fotografije odmah nakon snimanja na ugraenom ekranu, ve mnogi modeli nude i port za video izlaz, tako da moete videti fotografije i na televizoru.

- Mnogi digitalni foto-aparati stiu sa dodatnim mogunostima snimanja kratkih video zapisa ili dodavanja zvunih beleaka fotografijama.

- Doterivanje ili retuiranje fotografija zbog problema kao to su crvene oi je trivijalno sa digitalnom fotografijom.

- Ne morate brinuti da li e negativi ili slajdovi biti izgrebani, prljavi ili pranjavi i da li e vremenom izbledeti.

1.6. IZLAZNI UREAJI

1.6.1. Monitor

U savremenoj industriji koja se brzo razvija, donekle iznenauje injenica da je tehnologija koja stoji iza monitora i televizije stara vie od veka. Katodnu cev pronaao je nemaki naunik

Ferdinand Braun 1897. godine, ali je ona upotrebljena u prvim televizorima tek kasnih 1940-ih godina. Mada su katodne cevi koje se danas nalaze u savremenim monitorima pretrpele modifikacije da bi se poboljao kvalitet slike, one se jo uvek zasnivaju na istim osnovnim principima.

Uprkos predvidjanjima njihovog bliskog kraja, izgleda da e se prevlast katodnih cevi jo zadrati na tritu monitora za PC raunare. Dok se konkurentske tehnologije, kao to su displeji sa tenim kristalima (LCD - liquid cristal display) ili displeji sa gasnom plazmom i same uspostavljaju u specijalizovanim oblastima, izgleda da katodne cevi ostaju i u ovom veku.

Tri glavne karakteristike monitora su:

maksimalna rezolucija koju e prikazati, brzina osveavanja reim rada sa preplitanjem ili bez preplitanja. (intrerlaced / noninterlaced)

Rezolucija i brzina osveavanja

Rezolucija je broj piksela koji ispisuje grafika kartica na radnoj povrini, izraena kao proizvod njihovog broja po horizontali i po vertikali. Standardna VGA rezolucija je 640 piksela x 480 pik-sela. Najee SVGA rezolucije su 800 piksela x 600 piksela i 1024 piksela x 768 piksela.

Brzina osveavanja, ili vertikalna frekvencija, meri se u jedincama hertz (Hz) i predstavlja broj kadrova koji se prikazuje na ekranu u sekundi. Ako ih je suvie malo, oko e primetiti intervale vremena izmedju njih i videe treperenje ekrana. Brzina osveavanja, dovoljna da ekran ne bi treperio, prihvaena u svetu kao konsenzus, iznosi najmanje 70 Hz.

Preplitanje (interlace)

Monitor sa preplitanjem je onaj kod koga mlaz elektrona iscrtava svaku drugu liniju, (npr. neparne), sve dok ne napuni ceo ekran, a zatim se vraa na vrh da bi popunio parne prazne linije.

Monitor sa preplitanjem koji ima brzinu osveavanja od 100 Hz, osveava svaku datu liniju samo 50 puta u sekundi, to daje oigledno treperenje. Kod monitora bez preplitanja (NI - noninterlaced), svaka linija se iscrtava pre vraanja na vrh sledeeg kadra, to rezultuje daleko mirnijim prikazom. Da bi se sigurno dobio stabilan prikaz, potreban je monitor bez preplitanja sa brzinom osveavanja od 70 Hz ili viom.

Nedostaci katodnih cevi:

troi mnogo energije (zagrevanje); elektronski mlaz je sklon poremeajima fokusa; greke u konvergenciji i promene boje po ekranu; jako elektromangnetno zraenje (moe generisati smetnje)

Displeji sa tenim kristalima (LCD)

Tene kristale je krajem 19. veka prvi pronaao austrijski botaniar Friedrich Reinitzer, a sam termin "teni kristal" formulisao je malo kasnije nemaki fiziar Otto Lehmann.

Teni krstali su gotovo providne supstance, koji imaju osobine i vrste i tene materije. Svetlo koje prolazi kroz tene kristale prati poredak molekula od kojih se oni sastoje - to je osobina vrste materije. 1960-ih godina otkriveno je da naelektrisavanje tenih kristala menja providnost materije, to je osnova prikazivanja slike tenim kristalom.

Danas se LCD ekrani javljaju u dva oblika:

DSTN (dual-scan twisted nematic - obrnuti nematik sa dvostrukim skeniranjem) i tranzistor sa tankim filmom TFT (thin film transistor) za sliku visokog kvaliteta.

TFT displeji

Tehnologija tranzistora tankog filma (TFT - Thin Film Transistor) nastala je da bi poboljala osobine ekrana u boji. U TFT ekranu, takodje poznatom i kao aktivna matrica, na LCD panel je povezana dodatna matrica tranzistora - po jedan tranzistor za svaku boju (crvenu, zelenu i plavu) svakog piksela.

Plazma displeji

Plazma displej paneli (PDP) su slini katodnim cevima po tome to koriste princip emisije energije za generisanje svetla i koriste fosfor, a LCD displeji po tome to koriste X - Y reetku elektroda odvojenih slojem dielektrika (magnezijum oksid) i okruenih meavinom plemenitih gasova (argon, neon ili ksenon). X Y reetka slui da bi se odredili pikseli (elementi slike). Plazma displeji rade na principu da gas pod niskim pritiskom odaje svetlo kada prolazi kroz visoki napon. Principijelno PDP moe da se posmatra kao matrica malih fluorescentnih cevi. Kada im se jednom dovede energija, elije plazme emituju ultraljubiastu (UV) svetlost koja onda udara o crvene, zelene i plave fosfore na prednjoj strani svakog piksela i oni poinju da svetle.

HAD technologija trodimenzionalni ekrani

Svi prethodni razmatrani ekrani su dvodimenzionalni. Od HAD tehnologije (holographic autostereoscopic display - holografski autostereoskopski displej) oekuje se da uvede prave trodimenzionalne holografske ekrane na trite.

HAD je konverzija LCD tehnologije, gde je pozadinsko svetlo iz LCD zamenjeno sa holografskim optikim elementom (HOE - holographic opthical element). On je podeljen na dva skupa horizontalnih traka koji odgovaraju svakom oku. Levo oko vidi jednu sliku, a desno drugu, ime se postie trodimenzionalni efekat.

Monitor i zdravlje

Jedan od ozbiljnih rizika za zdravlje je zamor oiju. Postoji nekoliko postupaka kojima se ova opasnost moe znaajno smanjiti. Treba kupiti kvalitetan monitor video karticu. Glavni razlog zamora za oi je treperenje slike, njena nejednaka otrina i izoblienje pri rubovima. Sve su ovo osobine loeg (jeftinog) monitora.

Konstantna glavobolja, bol u oima, peckanje, suzenje, crvenilo oka, dvostruke slike i nejasna slika, povraanja, samo su neki mogui poremeaji nastali zbog efekata loeg monitora.

Dugotrajan rad pred monitorom, koji zahteva stalni angaman oba oka, dovodi do zamora oiju.

1.6.2. tampa tampa je najee koriena izlazna jedinica, s obzirom da je pisani oblik dokumentacije jo uvek neophodan svakome od nas pojedinano, kao i poslovnim sistemima. Iako savremene IT u mrenom okruenju postupno smanjuju papirnu dokumentaciju (E-mail, EDI4, SWIFT5, itd.), jo e mnogo vremena protei dok doemo u situaciju da se odreknemo ovog izuzetno korisnog ureaja.Postoje razne vrste tampaa klasifikovanih uobiajeno u dve osnovne grupe:a) mehaniki i b) nemehaniki. Obradiemo one najee, kako biste znali njihove osobine i izvrili pravi izbor u skladu sa vaim potrebama.

Najvaniji u grupi mehanikih tampaa su matrini i linijski tampai.

Matrini tampai. Za ostavljanje otiska na papiru ovi tampai koriste glavu tampaa, koja moe biti 9-pinska (9-iglina) ili 24-pinska i ribon traku. Oni su najjeftiniji, ali su zato relativno spori i imaju nizak nivo kvaliteta tampe tako da se uglavnom koriste za masovne izvetaje u knjigovodstvu, za tekstove kod kojih nije bitan kvalitet tampe i dr.

Linijski tampai. U praksi poslovnih sistema rasprostranjena je jo uvek grupa linijskih, tj. mehanikih paralelnih tampaa. Princip njihovog rada zasniva se na tome to nosilac tipografskih znakova (lanac, bubanj i dr.) rotira velikom brzinom. Na njemu se nalaze nekoliko

4 EDI electronic data interchange jedna je od tehnologija za razmenu elektronske dokumentacije u poslovnom

okruenju. 5 SWIFT System for world-wide interchange of financial transactions jeste meunarodna mrea i standard za

obavljanje elektronskih transakcija meu bankama.

desetina puta ponovljene sve potrebne zalihe znakova, tako da su praktino svi znaci, koje treba odtampati u jednom redu, u svakom trenutku raspoloivi za tampu. Prednost ove vrste tampaa je u ceni, mogunostima tampe u vie kopija, i brzini tampanja. Tako npr. klasini linijski tampa radi brzinom od 1100 3000 redova u minuti (1 red = 132 znaka).

U nastavku teksta obradiemo najvanije nemehanike tampae, laserski tampa i ink-jet tampa.

Laserski tampai. Laserski tampa je uvela firma Hewlett-Packard 1984. godine, na osnovu tehnologije koju je razvila firma Canon. Princip rada je isti kao kod aparata za fotokopiranje, s tim to je razlika u izvoru svetlosti. Kod aparata za fotokopiranje stranica se skenira obinim svetlom, dok je kod laserskog tampaa izvor svetlosti laser. Posle toga proces je isti: svetlost stvara elektrostatiku sliku stranice na naelelktrisnaom fotoreceptoru, koji sa svoje strane privlai toner u obliku statikog naelektrisanja.

Rad

Kada je slika koja treba da se tampa printeru predata jezikom za opis stranice, prvi posao tampaa je da te instrukcije pretvori u bit mapu. To radi tampaev unutranji procesor, a rezultat je slika (u memoriji) svake take koja treba da se postavi na papir. Modeli oznaeni kao "Windows tampai" nemaju svoje spostvene procesore, pa matini raunar stvara bit mapu, upisujui je direktno u memoriju tampaa.

U srcu laserskog tampaa nalazi se mali rotirajui valjak fotoprovodna kaseta (OPC - organic photo-conducting cartridge) sa slojem koji mu dozvoljava da zadri statiko naelektrisanje. Laserski zrak skenira preko povrine valjka, dodeljujui takama na povrini pozitivno naelektrisanje prema slici iz bitmape, tako da e one na kraju predstavljati izlaznu sliku. Povrina valjka je ista kao ona od lista papira na kojoj e se slika na kraju pojaviti, a svaka taka na valjku odgovara taki na papiru.

Slika 1.14 Laserski tampa

Laserski tampai u boji Laserski tampai su obino monohromatski uredjaji, ali se oni, kao i mnoge druge takve tehnologije, mogu prilagoditi za rad u boji. To se postie upotrebom plavog, crvenog i utog u kombinaciji, da bi se proizvele razne boje za tampu. Izvode se etiri prolaza kroz elektro-fotografski proces, obino postavljajui po jedan toner na stranicu istovremeno, ili gradei sliku od etiri osnovne boje istovremeno na jednoj posrednoj povrini za prenos.

Ink jet printeri Iako su ink-jet tampai mogli da se nabave 1980-ih godina, tek su im 1990-ih cene pale dovolj-no da ova tehnologija postane ire rasprostranjena. Kae se da je "bubble jet" tehnologija nastala 1977. godine, kada je jedan istraiva u Cannonu zagrejanom lemilicom sluajno dodirnuo pric napunjen mastilom. Toplota je istisnula kap mastila iz igle prica, i tako je poela da se razvija jedna nova metoda tampanja.

Ink-jet tampai su ostvarili brz tehnoloki napredak u poslednjih nekoliko godina. Trobojni tampa je na tritu ve nekoliko godina i uinio je dostupnim tampanje u boji pomou ink-jet tehnologije, ali, kako je etvorobojni model postao jeftiniji za proizvodnju, zamenljivi model kertrida je postepeno izaao iz upotrebe.

Nain rada

tampanje pomou ink-jet tampaa, kao i lasersko, spada u neudarni metod. trcaljke isputaju mastilo kada predju preko vie razliitih moguih medijuma, a rad ink-jet tampaa je mogue lako vizuelno predstaviti: teno mastilo se u tankom mlazu nanosi na papir da bi se formirala slika. Glava tampaa skenira stranicu u horizontalnim trakama, koristei sklop motora da bi se pomerala sleva na desno i nazad, dok drugi sklop motora postepeno vertikalno pomera papir. Kada je jedna traka slike odtampana papir se pomera, spreman za tampanje sledee trake. Da bi se proces ubrzao, glava tampaa ne tampa samo po jedan red piksela pri svakom horizontalnom prolasku, ve istovremeno tampa i jedan vertikalni niz piksela.

1.6.3. Ploteri

Ova vrsta ureaja slui kao spona izmeu kompjutera i grafike informacije, u smislu izrade preciznih grafikih i/ili tekstualnih prikaza, a na osnovu digitalnih podataka (strujnih impulsa).

Ploteri (crtai) se koriste za izradu konstrukcionih crtea, topografskih i meteorolokih karata, projekata infrastrukturnih objekata, statistikih grafikona itd.

Ploter raspolae fiksnim ili pominim perom za crtanje, ije je kretanje upravljano programskim instrukcijama pohranjenim u kompjuteru. Horizontalni ploteri izrauju crtee na uobiajenim formatima papira (do 140 x 140 mm), a valjkasti ploteri koriste beskrajni papir koji je namotan na valjak. Rad plotera odvija se u tzv. koracima sa standardnim brzinama do 300 koraka u sekundi.Savremenija vrsta plotera funkcionie na tzv. elektrostatikom principu: papir se kree ispod iane matrice koja ostavlja trag, odnosno crte na mestu gde ica dodirne papir. Elektrostatika slika je ustvari serija taaka realizovanih prema pripremljenom programu tampe visokog kvaliteta.

1.6.4. Mikrofilm i COM ureaji

COM (Computer Output by Microfilm) je izlazna jedinica koja omoguava direktan izlaz, tj prenos podataka iz raunara na mikrofilm.

Pretea COM ureaja je tzv. klasini mikrofilm kod koga se izlaz dobijen na papiru snimao klasinom kamerom i prenosio na mikrofilm. Izvestan napredak uinjen je kasnije uvoenjem tzv. protonih kamera koje sinhronizovano snimaju i arhiviraju odtampane kompjuterske stranice. COM ureaji su u potpunosti istisnuli ovakve klasine ureaje, jer se pri automatskoj obradi podaci i informacije ne tampaju na papiru nego direktno na mikrofi.

COM sistem moe biti periferna jedinica raunara; tada ovaj sistem radi u ON-LINE nainu rada. COM se u takvoj situaciji ponaa kao printer, s tim to su brzine rada COM sistema u odnosu na printer znatno vee. Naime, COM prenosi 32000 redova / min. u odnosu na klasine printere gde se tampa do 2000 redova/ min. U takvoj organizaciji rada kontrola nad izvoenjem programa za izradu mikrofieva obavlja se putem raunara, iji je periferal COM sistem. Programska kontrola se odnosi na izradu fieva ili rolni u COM sistemu, pri emu su ugraeni odgovarajui parametri, kao to su: izgled zaglavlja fia, konstante zaglavlja fia, parametri za korienje fieva, indeksna stranica, stranica fieva i sl.Kada radi u OFF-LINE nainu rada, COM sistem je obino povezan sa miniraunarom koji ima kontrolnu funkciju nad radom ovog sistema. Za ovakav nain rada potrebna je jedinica magnetnih traka vezana za miniraunar. tampa se tada (umesto na printer) usmerava na magnetnu traku sistema, a nakon toga se, putem COM-a u OFF-LINE, konvertuje u mikrofieve.

Mikrofilm kao nosilac informacija ima niz prednosti u odnosu na druge oblike papirnog arhiviranja, od kojih su najznaajnije:

a) ogromna uteda u prostoru (do 90%),

b) neuporedivo vea brzina pristupa traenom dokumentu odnosno informaciji.

1.6.5. Jedinice govornog izlaza

Zadaci jedinica ove vrste su analogni, ali u obrnutom smeru, jedinicama govornog ulaza. Glasovni izlaz iz kompjutera ve danas je u svakodnevnoj upotrebi kod dobijanja razliitih telefonskih informacija odgovor od pote, banke, biblioteke, itd. D. Staji (3/109) u vezi sa tim navodi da su ureaji za govorni izlaz iz raunara, za sada, dostigli veu primenu od ureaja za govorni ulaz u raunar. U osnovi postoje dva metoda za generisanje govornog izlaza. Prvi se

sastoji u pretvaranju rei u digitalni oblik koji se memorie na magnetnom disku. Izlazna poruka se formira od potrebnih rei koje se itaju sa diska, a zatim se pretvaraju opet u analogni signal koji se pojaava i na kraju vodi u zvunik. Ovaj metod zahteva veliki kapacitet memorije ali mu je prednost to se sa relativno malim brojem razliitih rei moe formirati veliki broj poruka. Kod drugog metoda govor se elektronskim nainom generie iz fonetskog teksta. Za svaku fonetsku jedinicu se izraunavaju parametri tona (naini, visina, boja) koji se vode u sintesajzer; ovaj zatim proizvodi vetaki glas koji odgovara fonetskom tekstu.Ovaj metod zahteva manji kapacitet memorije i usavren je zahvaljujui mikroraunarima.

1.7. MIKROPROCESORI (CPU)

MIKROPROCESOR je ip koji po funkciji i nameni odgovara centralnoj jedinici (CPU) digitalnog raunara. To znai da su u njegovom sastavu upravljaka, aritmetiko logika jedinica i registri, to mu omoguava da upravlja radom itavog raunara. Mikroprocesor odluuje o tome koje operacije, kada i u kom redosledu treba izvriti, kao i o tome kada i koliko aktivirati neku od U/I jedinica. Ovakav procesor zove se procesor opte namene.

Postoje i procesori posebne (specijalne) namene, kao to su matematiki (ko)procesor, komunikacioni (ko)procesor itd., pri emu sam naziv govori o tome koje funkcije obavljaju. Kada mikroraunar poseduje dva ili vie procesora, tada procesor opte namene preputa izvoenje svih, npr. matematikih operacija matematikom procesoru, ija je to iskljuiva namena, ime se ukupna efikasnost raunara poveava za nekoliko puta.

1.7.1. Arhitektura mikroprocesora

Mikroprocesor (CPU) je najvaniji elektronski sklop raunara, koji preuzima programske komande i naredbe i na osnovu njih obrauje podatke. Naziv "mikro" koristi se zbog malih dimenzija. Sadri do nekoliko miliona tranzistora ukomponovanih na silicijumskoj ploici koja je upakovana u plastino kuite.

Vreme izvoenja instrukcija je reda mikrosekunde, a broj instrukcija i veliina binarnog podatka koji se obrauje osnovni su parametri koji definiu kvalitet mikroprocesora. Mikroprocesori koji se u raunarskim sistemima opte namene koriste dizajnirani su za rad s podacima duine 4, 8, 16, 32 i 64 bita. Prvi je u sastavu jednostavnih kalkulatora, a poslednji naveden ve je uobiajena praksa u PC raunarima (Pentium).

Prenos podataka izmeu sklopova unutar mikroprocesora i unutar raunara vrlo je znaajan deo posla, a obavlja se preko SABIRNICA6 (BUS), vieinim prenosnim putevima

6 Sabirnica se obrauje u posebnom poglavlju (1.10.2), a ovde se pominje jer je neizostavan arhitekturni deo

mikroraunara. Na ovom mestu sabirnica se pominje kao funkcionalni sklop raunara.

izmeu pojedinih sklopova. Broj vodova sabirnice ovisi o broju bita koji opisuju podatke koje je potrebno preneti. U sutini prenos podataka je paralelan.

Dakle, sa stanovita komunikacije procesora i perifernih ureaja postoje dva osnovna tipa sabirnica:

1.) Unutranje sabirnice odgovorne za veze unutar mikroprocesora. 2.) Vanjske sabirnice odgovorne za veze u raunaru izvan mikroprocesora.

Kod savremenih raunara unutranja i vanjska sabirnica nisu fiziki razdvojene, ve se komunikacija odvija preko tri odvojene sabirnice:

1.) Sabirnica podataka --- ovu sabirnicu karakterie dvosmerna komunikacija, jer se podaci prenose od procesora prema izlaznim ureajima ili od ulaznih ureaja prema procesoru, 2.) Adresna sabirnica --- njena karaktersitika jeste jednosmerna komunikacija od procesora prema nekom konkretnom ureaju, 3.) Upravljaka sabirnica --- obezbeuje jednosmeru komunikaciju i prenos upravljakih signala od procesora prema perifernim ureajima.

Meusobno su ove sabirnice odvojene meusklopovima (baferi) jer se esto saobraaj na njima ne odvija istom brzinom. Razmena podataka u mikroprocesoru obavlja se viestruko bre nego izmeu sklopova raunara, te ih je stoga potrebno odvojiti. O prenosu podataka izmeu unutranje i vanjske sabirnice brinu se posebni upravljai (controller).

Poeci razvoja mikroprocesora vezani su za arhitekturu s jednom zajednikom sabirnicom

Slika 1.15 Mikroprocesor s jednom sabirnicom

Posmatrajmo sliku 1.16. Registri su male memorijske mree (izgraeni od tzv. flip-flop elemenata, ija konstrukcija nije za nas od znaaja) koji rade velikom brzinom i slue za privremeno memorisanje instrukcija ili podataka za vreme rada CPU. Pored toga, registri mogu imati i zadatak transformacije bit paralelnog (prenos vie bitova odjednom) u bit serijski kod (prenos bit po bit). Registre vidimo sa oznakama R0, R1, i R2.

Buffer (bafer, meusklop) je mala privremena memorija koja slui za usklaivanje brzine rada dva elektronska sklopa(obino jednog brzog i jednog sporog). Na slici vidimo bafere oznaene kao B0, B1 i B2.

Akumulator je najvaniji registar (privremena memorija podatka) u mikroprocesoru. Podaci sa sabirnice dolaze u akumulator i iz njega preslikavaju preko buffera 1 na prvi ulaz aritmetiko-logike jedinice (ALU). Ako je potrebno, saeka se drugi podatak koji e preko buffera 2 proslediti na drugi ulaz ALU. ALU zatim vri sabiranje ta dva podatka ili neku logiku operaciju.

Rezultat se tada moe: a) vratiti natrag na sabirnicu, b) po potrebi ponovo dovesti u ALU na daljnju obradu ili c) trenutno spremiti u jednom od registara opte namene (R0-R2). Broj registara opte namene ovisi o konstrukciji procesora i obino ih je oko 10-20, kao i jedan ili vie akumulatora.(68/56)

Ako tokom raunskih operacija doe do nekog neprihvatljivog rezultata, u registru statusa (RS), koji sadri niz bitova, menja se stanje jednog od bitova, a time se ukazuje na nastalu promenu. Takav poseban bit zove se FLAG (kao kod linijskih sudija u fudbalu kada se zastavicom (FLAG) signaliziraju zbivanja). Uvid u sadraj registra statusa omoguava programeru usmeravanje toka programa.

Iz pojednostavnjenog opisa rada mikroprocesora vidljivo je da se sve radnje obavljaju u malim koracima, ali je ukupna brzina obrade tih koraka toliko velika da njihova jednostavnost nije od znaaja.

Naravno, komunikacija posredstvom tri sabirnice ubrzava sistem. Podatku koji je na sabirnici podataka, preko adresne sabirnice odreuje se mesto na koje e se uputiti, a upravljaka sabirnica e odobriti prenos. Sve to obavljalo se na modelu prikazanom na prethodnoj slici izmenino preko jedne sabirnice.

Organizacija raunara

Organizacija toka podataka izmeu pojedinih ureaja raunara bazira se na paralelnom prenosu podataka, a prema shemi na sledeoj slici.

Slika 1.16 Organizacija 8 bitnog raunara

Generator takta je kolo koje ravnomerno emituje elektine impulse koji odreuju vreme trajanja svake osnovne CPU operacije. To vreme naziva se mainski ciklus. S obzirom da jedna instrukcija koju zadaje programer (npr. READ, OPEN ... ili WRITE) najee izaziva niz osnovnih CPU operacija, to e i za izvoenje itave takve instrukcije u tom sluaju biti potrebno vie mainskih ciklusa.

Princip rada je sledei: Pretpostavimo da hoemo da uitamo program sa hard diska. Mikroprocesor na osnovu naredbe sa tastature uita sa diska (koji je ulazno-izlazni ureaj, na slici oznaen kao U/I) preko sabirnice podataka eljeni program. Uoite da je disk povezan na sve tri sabirnice. Poseban sklop kojim se disk povezuje na sabirnice zove se upravlja (controller ) diska. Naredbu za itanje sa diska dobija upravlja diska preko upravljake sabirnice. Program se s diska uitava bajt po bajt.

Preko adresne sabirnice mikroprocesor odreuje na koje mesto e se u radnoj memoriji (RAM) upisati svaki pojedini bajt programa. Preko upravljake sabirnice daje nalog da se omogui pristup radnoj memoriji i da se sa sabirnice podataka podatak prenese u radnu memoriju. Po upisu podatka mikroprocesor onemoguava pristup u radnu memoriju.

Tokom rada mikroprocesor prati koja su mesta u radnoj memoriji slobodna za prihvat novih podataka. Po istom principu prihvataju se podaci sa tastature ili od nekog drugog ureaja. Naravno, podaci iz ROM-a uvek su dostupni mikroprocesoru i u taj deo memorije nije mogue upisivanje.

Celi postupak prenosa bajtova odvija se velikom brzinom prema taktu kojeg mikroprocesor prima iz generatora takta. Svaki takt (impuls iz generatora) je nalog za izvravanje sledee radnje. Jasno, to je bri takt, odnosno ako je mikroprocesor primio vie impulsa takta u jednoj sekundi, odvijanje radnje je bre. Broj impulsa iz generatora takta u jednoj sekundi (merna jedinica nazvana Hertz, Hz) je osnovna radna frekvencija rada raunara.

Radna frekvencija zavisi od kvaliteta mikroprocesora, radne memorije i ostalih komponenti raunara prikljuenih na sabirnice, odnosno njihove sposobnosti da to bre prime podatke, i ne moe biti vea od brzine rada najsporije komponente u sistemu. Obino iznosi od 4MHz do 1000MHz pa i vie. Pojednostavljeno, to znai obavljanje

4 000 000 do 1 000 000 000 zadataka u jednoj sekundi.

Sve tri sabirnice (upravljaka, adresna i sabirnica podataka) ine sistemsku sabirnicu. to je broj vodova sabirnice vei to je i vea brzina rada sistema, jer se istovremeno prenosi vie bita. Intelov procesor 8086 radi sa sabirnicom podataka od osam bita, 80386 sa sabirnicom podataka od 32 bita, a Pentium sa sabirnicom podataka od 64 bita.

Nove verzije PC raunara imaju i po dve sistemske sabirnice, jednu sa manje vodova za sporije i jednostavnije ureaje ( kao tampa, mi i slino), a drugu sa vie vodova za direktnu vezu procesora sa memorijom, grafikom karticom, upravljaem diska i ureajima koji zahtevaju brzu komunikaciju. Dakle, takt rada spore i brze sabirnice nije jednak. Noviji procesori za svoje interne zadatke koriste takt viestruko bri od takta sabirnica.

Moderni mikroprocesori imaju u svom okruenju, sem navedenih sklopova, raznovrsne brojae7, memoriju, adresne i indeksne registre.

1.7.2. Generacije mikroprocesora

Razvoj mikroprocesora datira od 1964. godine, kada su razvijeni digitalni sklopovi malog stepena integracije (SSI, small scale integration). Tada su realizovani samo elementarni logiki sklopovi (I, ILI, NILI).

1968. javlja se generacija sklopova srednjeg stepena integracije (MSI, medium scale integration). Treba rei da je najznaajniji pokreta dalje minijaturizacije elektronskih sklopova bio tada zahuktali svemirski program (npr. Apolo, koji je kulminirao letom na Mesec 1969.) Trite ima koristi od ovakvog razvoja situacije i ve 1971. komercijalno je dostupna tehnologija visokog stepena integracije (LSI, large scale integration)

U tom vremenu pojavljuju se prvi kalkulatorski ipovi, mikroprocesori dovoljne snage da obavljaju osnovne raunke radnje, a s druge strane dovoljno jeftini da postanu dostupni irokom tritu.

1972. Intel izbacuje mikroprocesor 8008, koji je poznat kao prvi osmobitni procesor opte namene. Interesantno je kako je dolo do pojave prvog pravog mikroprocesora, u dananjem smislu rei. Intel je model 8008 razvio po narudbi kompanije Datapoint. Projektni zadatak bio je takav da se od Intela oekuje jednostavan raunar koji e biti srce masovno proizvoenih terminala. Meutim, desila se katastrofa! 8008 bio je deset puta sporiji od zahtevanih specifikacija i Datapoint je otkazao porudbinu. Intelu je ostalo edo u vidu sporog i naizgled beskorisnog mikroprocesora. Ipak, Intel nije prekinuo proizvodnju i svet je dobio prvi pravi mikroprocesor.

7 BROJAI su sekvencijalne mree, odnosno ureaji namenjeni za brojanje kompjuterskih operacija, npr. obraenih

ili uitanih instrukcija iz nekog programa

Tehnologija veoma visokog stepena integracije (VLSI, very large scale integration) prva je od mikroprocesorskih tehnologija koja omoguava da se po potrebi menjaju hardverske karakteristike samog mikrosprocesora. (56/126)

Vieprocesorski sistemi

Uprkos stalnom brzom poboljavanju u performansi centralne procesorske jedinice, imati rau-nar sa vie od jedne centralne procesorske jedinice jeste, i nastavie da bude, koristan i esto po-treban nain da se dostignu performanse koje su prihvatljive za mnoge primene. Procenjivanje koliko buta bre e neki odredjeni program raditi na centralnoj procesorskoj jedinici ako se udvostrui brzina generatora takta nije jednostavno, nego najvie zavisi od toga koliko je spolja-njih komunikacija centralnoj procesorskoj jedinici potrebno - to je manje obraanja spoljanjoj memoriji ili zahteva za ulaz/izlaz, to e poboljanje performanse biti linearnija funkcija brzine generatora takta. Medjutim, prelazak sa sistema sa jednom centralnom procesorskom jedinicom na sistem sa dva procesora je manje predvidljivo i, dok bi u teoriji performansa mogla da se udvostrui, malo je programa koji rade ak 90% bre. U stvari, neki programi mogu da budu i malo sporiji, zbog dodatnih sloenosti za operativni sistem i sistemsku arhitekturu.

Ukupno svetsko trite servera vredi oko 40 milijardi dolara godinje, i najveim delom je namenjeno za opte poslovne primene, a oko 20 % su tradicionalni "super-raunari", gde se napori usredsredjuju na performansu u domenu operacija sa pokretnim zarezom. Trite multiprocesorskih radnih stanica je takodje vano, ali siuno po zaradi u odnosu na trite servera. Multiprocesorski sistemi daju kompanijama i izvestan prestini inilac, to takodje poveava i potranju za jeftinijim sistemima.

Sistemska, glavna ili operativna memorija sadri programe i podatke koji se trenutno koriste i, zbog potreba sve monijeg softvera, zahtevi koji se postavljaju pred sistemsku memoriju, pove-avaju se poslednjih nekoliko godina alarmantnom brzinom. Posledica je da moderni raunari imaju mnogo vie memorije od prvih PC raunara iz ranih godina PC-ja, to je imalo uticaja na razvoj njihove arhitekture. Smetanje i izvlaenje podataka iz velikog memorijskog bloka zahteva mnogo vie vremena od istih radnji sa manjim blokom. Sa velikom koliinom memorije,

razlika u vremenu izmedju pristupa registru i memoriji je veoma velika, pa je to imalo za pos-ledicu pojavljivanje dodatnih slojeva "kea" u memorijskoj hijerarhiji.

to se tie brzine pristupa, danas procesori prevazilaze memorijske ipove i ta razlika se stalno poveava. To znai da procesori sve vie moraju da ekaju na podatke koji idu u, ili izlaze iz glavne memorije. Jedno od reenja je da se upotrebi ke memorija izmedju glavne memorije i procesora, kao i posebna elektronika, da bi se osiguralo da se sledei podatak koji je potreban procesoru ve nalazi u ke memoriji.

1.8. RADNA MEMORIJA

Memorija je onaj deo centralne jedinice u koji se smetaju podaci i programi koje procesor neposredno obrauje. Sastavljena je od elementarnih memorijskih jedinica (elija) bajtova. Jedan bajt je, dakle, najmanja adresibilna jedinica memorije.

Veliina memorije je jedan od bitnih parametara ne samo kapaciteta kompjutera, nego i brzine izvravanja programa. Tako npr. za solidan rad Windowsa potrebno je (barem) 256 MB memorije. Taj kapacitet znai da je u jednom trenutku raunar u stanju da memorie 256 miliona znakova.Osnovne vrste memorije su: RAM memorija, ROM memorija i ke (cache) memorija.

1.8.1. Ram (Random Access Memory)

RAM memorija predstavlja radnu memoriju raunara sa direktnim pristupom podacima i/ili programima, a koja se stavlja na raspolaganje korisniku. Zato nas uvek najvie interesuje koliki je RAM (dananji standard 512 MB), budui da u tom delu moemo da piemo i briemo podatke, programe, slike, itd.

Ona radi, da tako kaemo, kao prolazna stanica izmedju hard diska i procesora. to se vie podataka moe imati u RAM memoriji, to e bre raditi PC raunar.

Na poetku rada, kada upalite kompjuter, videete na ekranu kako va PC testira svoju RAM memoruju da bi utvrdio njenu ispravnost za rad. Tokom rada svi vai podaci se pamte u ovom setu memorije i mogu se menjati. Po zavretku rada, ne zaboravite to, svi podaci iz RAM-a e biti izbrisani kada ugasite kompjuter.RAM memorije se proizvode u SIMM memorijskim modulima (Single In-line Memory Module) kapaciteta 8, 16 ili 32 MB, koji se postavljaju u osam tzv. memorijskih podnoja koji se nalaze na matinoj ploi raunara.

Glavna memorija je prikljuena na procesor preko njenih magistrala za adrese i podatke. Svaka magistrala se sastoji od izvesnog broja elektrinih kola, odnosno bitova. irina adresne magistrale odredjuje kolikom broju razliitih memorijskih lokacija se moe pristupiti, a irina magistrale za podatke - koliko je informacija smeteno u svakoj od lokacija. Svaki put kada se jedan bit doda adresnoj magistrali, opseg adresa se udvostrui. Svi Intel-ovi procesori, poevi od 386 pa na dalje, imaju 32-bitnu adresnu magistralu koja im omoguava da pristupe memoriji do 4 Gbajta. Savremeni procesori imaju 64-bitne magistrale za podatke, pa mogu da pristupe na 8 bajtova podataka istovremeno.

Glavna memorija se gradi upotrebom DRAM ipova, to je skraenica za Dinamiku RAM memoriju.

1.8.2. Ke (cache)

Ke je specifina vrsta ultra brze memorije koja svakodnevno dobija na znaaju budui da bitno poboljava ukupne performanse sistema. Nastala je na (odlinoj) ideji da se oni podaci kojima se procesor (a to znai i programi) najee obraa smeste u zaseban baferski deo glavne memorije, ili nezavisan ip velike brzine i time ubrza pristup i prenos takvih podataka na obradu. Praktian rezultat je poveanje brzine rada procesora, pa se u tom sluaju i kae da je to ke memorija procesora. Kod savremenih Pentiuma deo iznosi najee 256 512 KB. Kada se koristi ovakva ke memorija, odnosno baferi, CPU ne mora da eka na ulaz ili izlaz podataka ve samo inicira takvu komandu i sve do njenog izvrenja, tj. postavljanja podataka u ke memoriju, procesira druge podatke. Uobiajena dananja veliina ovakvog kea je 256 512 MB. Efikasnost ke memorije odreena je: veliinom, brzinom njenog procesora i brzinom preslikavanja podataka u ke memoriju (tehnike direktnog ili asocijativnog preslikavanja). Dalji

realno oekivani trend razvoja je u formiranju ke memorije za svaku U/I hardversku komponentu.

Postoje dve vrste ke memorije- primarna i sekundarna.

Primarna ke memorija Jo se naziva i ke memorijom prvog nivoa, je na centralnoj procesorskoj jedinici i koristi se za privremeno smetanje instrukcija i podataka organizovanih u blokovima od po 32 bajta. Primarna ke memorija je najbri oblik memorije. Ona je ograniena po veliini, zato to je ugradjena na ipu tako da komunicira bez kanjenja prema procesorskoj jedinici.

Primarna ke memorija se implementira upotrebom statike RAM memorije (SRAM) i do nedavno je bila kapaciteta od 16 Kbajta. SRAM koristi dva tranzistora po bitu i moe da dri podatke bez spoljanje pomoi sve dok je ukljueno napajanje kola. Ovo je u suprotnosti sa dinamikom RAM memorijom (DRAM), koja mora da se osveava mnogo puta u sekundi da bi se zadrali podaci koje ona sadri.

Sekundarna ke memorija Veina PC raunara se nude sa sekundarnom ke memorijom, da bi se uskladio rad izmedju procesora i memorija. Sekundarna ke memorija koristi istu upravljaku logiku kao i primarna ke memorija i zato se implementira pomou SRAM memorije.

Sekundarna ke memorija proizvodi se u dve veliine, od 256 Kbajta i 512 Kbajta, i moe da se zalemi na matinoj ploi u podnoju CELP (Card Edge Low Profile) ili, u novije vreme, na modulu COAST ("cache on a stick"). Ovaj poslednji podsea na SIMM (Single Inline Memory Module - jednostruki memorijski modul u liniji), ali je neto krai .

Pentijum Pro je odstupio od ovog rasporeda, i stavio ke memoriju drugog nivoa na sam procesorski ip.

Cilj ke memorije drugog nivoa je da obezbedi procesoru memorisane informacije bez ikakvog kanjenja.

Zato sprega procesora na magistralu ima poseban prenosni protokol koji se zove reim prenosa neprekidne grupe podataka.

1.9. TRAJNA MEMORIJA

1.9.1. Merenje kapaciteta memorije

Kako bismo izbegli este nesporazume oko tanog znaenja mernih jednica kapaciteta memorije, definisaemo ih ovde:

Svaki broj moe se predstaviti u binarnom obliku. Razlog zato se to ini jeste taj to digitalni raunar, u osnovi, operie samo diskretnim, binarnim stanjima (postoje samo dva takva stanja). U hardveru (memoriji, procesoru, magistralama, diskovima itd.) postoje samo elektrini signali, koji se javljaju u dva oblika i tako reprezentuju binarna stanja. Svaki se podatak, bio on po svojoj prirodi slika, zvuk, tekst ili program, svodi na svoju digitalnu formu. Ta digitalna forma uvek je niz bitova nula i jedinica.

Pravila sabiranja, oduzimanja, mnoenja i deljenja u binarnoj aritmetici neemo ovde razmatrati.

Osnovna jednica memorije jeste 1 bit. Osam bitova ine jedan bajt ili oktet. 1024 bita ine kilobit (kbit). 1024 bajta ine kilobajt (kB). 1024 kilobita ine megabit (Mbit), a 1024 kilobajta ine megabajt (MB). Dalje, 1024 megabita ine gigabit (Gbit), a 1024 megabajta ine gigabajt (GB).

Zato se kilobajt sastoji od 1024 bita, a ne od 1000 bita (jer kilogram je 1000 grama, kilometar je 1000 metara). Ralog je u prirodi binarnog, digitalnog podatka. Kod kilograma, 1000 grama ini kilogram jer je 1000 multipl broja 10 (osnove brojnog sistema). Kod kilobajta, 1000 nije multipl broja 2, ali 1024 jeste. Pokuajte da izraunate: 210 je upravo 1024!

1.9.2. Ureaji trajne memorije

1) Hard disk Predstavljaju najeu i najpopularniju vrstu ulazno-izlaznih jedinica sa bitnom funkcijom memorisanja podataka (podaci upisani na disk se ne gube kada iskljuite va PC za razliku od podataka iz RAM memorije!). Upravo stoga esto se i nazivaju eksterne magnetne memorije.

Inae, sve to je prethodno reeno o osobinama, principima organizacije i mogunostima glavne memorije vai i za diskove.

Bitno je imati u vidu da diskovi: 1) fiziki predstavljaju zasebne jedinice odvojene od CPU, 2) da procesor sa diskovima radi preko kontrolera a ne direktno, a zbog, kako smo to ve objasnili, ubrzanja rada (itanje i/ili upisivanje podataka sa diskova je ipak mnogo sporije nego direktno itanje iz operativne memorije).U savremenim PC raunarima koriste se razliiti kontroleri kao interfejsi za hard diskove, od kojih su najei IDE i SCSI disk interfejsi.

Slika 1.17. Magnetni disk

Konstrukcija diska Hard diskovi napravljeni su od ploa koje se sastoje od supstrata i magnetskog medijuma. Supstrat mora biti nemagnetski i sposoban da bude glatko zavrno obraen na mainama. Napravljen je od aluminijumske legure ili od meavine stakla i keramike. Da bi se mogli smetati podaci, obe strane svake ploe presvuene su magnetnim medijumom; najpre je to bio magnetni oksid, ali je sada, gotovo iskljuivo, sloj metala u formi tankog filma. Ovako se smetaju podaci u magnetnom obliku, a na svakoj ploi moe da ih stane oko milijardu po kvadratnom inu povrine.

Slika 1.18 Hard disk i upravljaka elektronika

Ploe su razliitih veliina i hard diskovi dolaze u dve veliine, od 5,25 ili 3,5 ina. Trend je ka tehnologiji ploa od stakla, jer staklo ima bolje osobine otpornosti na toplotu i dozvoljava da se prave tanje ploe od aluminijumskih. Unutranjost ureaja hard diska mora da se titi od praine. Da bi se eliminisalo unutranje zagaivanje, izjednauje se pritisak vazduha preko specijalnih filtera i ploe su hermetiki zatopljene u kuitu ija se unutranjost dri u atmosferi niskog pritiska. Ta zatopljena komora esto se naziva sklop glave diska (head disk assembly - HDA).

Ploe su po pravilu sloene jedna iznad druge, sa zajednikom osovinom koja obre ceo sklop brzinom od nekoliko hiljada obrtaja u minutu. Postoji razmak izmeu ploa, koji ostavlja prostor za magnetsku glavu za itanje/upisivanje, montiranu na kraju pokretne ruice. Glava za itanje/upisivanje veoma je blizu ploa, tako da struja vazduha od rotacije ploa dri glavu van povrine diska - ona lebdi na rastojanju od nekoliko delova milimetra iznad diska. Na prvim vrstim diskovima to rastojanje iznosilo je oko 0,2 mm. Na dananjim ureajima ono iznosi 0,07 mm, pa ak i manje. Mala estica prljavtine prouzrokovala bi dodirivanje diska i grebanje magnetnog sloja.

Na IDE i SCSI ureajima kontroler diska je sastavni deo ureaja.

Slika 1.19 Organizacija hard diska

Za svaku stranu svake ploe postoje glave za itanje/upisivanje, montirane na ruice koje mogu da ih pomeraju ka centralnoj oso