osnovi informacione tehnologije

7/28/2019 osnovi informacione tehnologije

1/33

OSNOVI INFORMACIONE TEHNOLOGIJE

GENERACIJE RAUNARA

I generacija raunara nastala je sredinom 50-ih god. To su uglavnom raunari sa elektromehanikim komponentama I elektronskim cevima. Programska podrka za rad takvihraunara bila je jako primitivna. Takvi raunari zauzimali su veliki prostor za instalaciju,veliki broj servisera, veliki energiju itd.Iskoriscenost takvih racunara bila je na niskomnivou.

II generacija raunara obuhvata raunare napravljene od sredine 50-ih god. do kraja 60-ih god. Uvode se elektronska kola sa diskretnim diodama I tranzistorima, indeksnimregistrima I memorijom sa magnetnim jezgrima.Razvijaju se prvi vii programski jezici: Fortram (55`), Algon (58`), cobol (59`).

III generacija raunara obuhvata raunare od poetka 60-ih do poetka 70-ih god. Utom periodu dolazi do znaajnog poboljavanja performansi raunara. Uvode seintegrisana kola (ipovi) koji u sebi sadre i po nekoliko stotina elemenata. U tomperiodu dolazi do uvoenja operativnih sistema.Operativni sistemi su skupovi neophodnih sistemskih programa potrebni za

funkcionisanje celog raunarskog sistema. Dolazi do rada u razdeljenom vremenu i dolazido paralelnog rada prvenstveno izmedju procesora I ulazno izlaznih ureaja.

IV generacija raunara obuhvata raunare od 70-ih do sredine 80-ih god. Primenjuju sekomponente velikog obima integracije (LSI) koje u sebi sadrze I po nekoliko stotinahiljada elemenata. Uvode se vektorski procesori, dolazi do intezivnog razvoja mikroraunara.

V generacija raunara obuhvata raunare od sredine 80-ih do poetka 90-ih god. U tomperiodu uvodi se multi procesorki sistem koji sadrzi I po nekoliko stotina procesoraintegrisane komponente i po milion raunarskih elemenata ( VLSI ). U tom periodurazvijaju se i lokalne mree raunara (LAN), i mree za ire geografsko podrucije(WAN).

VI generacija raunara obuhvata raunare od 90-ih do danas. Tu dolazi do razvoja iprimene svetske raunarske mreze ( Interneta ), performanse raunara su usavrene i brojraunara rapidno raste.


2/33

STRUKTURA RAUNARSKOG SISTEMA

Raunar se sastoji od fizikih komponenata (hardware) i programskih komponenti

(software). Da bi raunar bio u mogu

nosti da rei neki zadatak mora mu se saoptitiprogram i skup podataka za dobijanje rezultata. Raunar mora imati ulazne uredjaje.

Programi i podatci smetaju se u memoriju raunara. Memorija moe biti operativna Istalna. Operativna memorija se gubi iskljuivanjem raunara. Ona ima operativnu ulogu.To je prostor u kome se vrse operacije gde se formiraju meu rezultati. Za trajno uvanjepodataka koriste se stalne, spoljne, masivne memorije. Procesor je najvaniji ureajraunara. On upravlja svim procesima I ureajima. Od njega zavisi brzina radakomponenti. Za prikazivanje rezultata obrade koriste se izlazne komponente. Neki ureajiimaju ulogu i ulaza i izlaza, pa se nazivaju ulazno-izlazni ureaji. Svi elementi imajuulogu periferiskih ureaja. Spoljne memorije mogu biti magnetne trake, hard-disc, flopi,opticki diskovi itd.

Sistemske programe uglavnom pisu proizvoai hardware-a i velike software-ske firme,sa ciljem da obezbede funkciju pojedinog hardware dela. Skup neophodnih sistemskih

programa za funkcionisanje celog raunarskog sistema zove se operativni sistem.Aplikativni software je skup aplikacionih programa. Aplikacioni programi koji sluze za

reenje jednog problema I ine jednu celinu nazivaju se aplikacija. Aplikacija moe bitiopte i specijalne namene. Alikacije opte namene piu velike software-ske firme ( IBM,Oracle, Microsoft, Digital itd.) i sluze za ureenje teksta, izradu crteza, obradufotografije. Mogu se primeniti na svim lokacijama.

BROJNI SISTEMI

Predstavljaju nain prikazivanja brojeva pomocu niza simbola koji se nazivaju cifre,brojke ili znamenke broja sistema. Brojevi sistema se dele na dve grupe: pozicioni Inepozicioni brojevi sistema. Kao nepozicioni brojevi sistema vrednost brojke ne zavisi odnjenog poloaja u broju. Tako u rimskom brojevnom sistemu oznaka I, II, III,IV,imaju uvek istu vrednost bez obzira gde se nalaze.Kod pozicionih brojevnih sistema pozicija na kojoj se brojka nalazi odredjuje njenu

vrednost. Svaki pozicioni broj sistema ima bazu odnosno osnovu.Baza brojnog sistema pie se kao indeks broja. Npr. 12345678910 je broj u dekadnom

brojnom sistemu. S`obzirom na injenicu da se u dekadnom brojnom sistemu najesekoristi, oznaka baze se izostavlja jer se podrazumeva. Baza oznacava broj razliitihsimbola koji se koriste u prikazivanju broja. U dekadnom brojnom sistemu brojprikazujemo koriscenjem razlicitih simbola. U informacionoj tehnologiji se koriste brojnisistemi koji kao bazu imaju broj 2, 8, 10, 16.BINARNIOKTALNIDEKADNIHEKSADECIMALNI


3/33

Binarni brojni sistem kao bazu koristi 0, 1. Oktalni brojni sistem ima bazu jednaku 8 i zaprikazivanje svih brojeva koristi simbole 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Hektadecimalni brojnisistem ima bazu jednaku 16 i za prikaz svih brojeva koristi simbole 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,9, A, B, C, D, E, F.Oznacimo bazu sa (r) u opstem slucaju algebarsku vrednost broja (x) mozemo izraziti kao

od m do n a broj (x) se pri tome pise uz pomoc simbola (a).X=an*an-1*an-2Taka izmedju broja oznaava baznu taku, ona razdvaja celobrojni od razlomljenog delabroja.

Dec Octal Hex Binary ASCII Character0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 NUL Null1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 SOH Start of Heading2 2 2 0 0 0 0 0 0 1 0 STX Start of Text3 3 3 0 0 0 0 0 0 1 1 ETX End of Text4 4 4 0 0 0 0 0 1 0 0 EOT End of Transmission5 5 5 0 0 0 0 0 1 0 1 ENQ Enquiry6 6 6 0 0 0 0 0 1 1 0 ACK Acknowledge7 7 7 0 0 0 0 0 1 1 1 BEL Bell8 10 8 0 0 0 0 1 0 0 0 BS Backspace9 11 9 0 0 0 0 1 0 0 1 HT Horizontal Tabulation (TAB)10 12 A 0 0 0 0 1 0 1 0 LF Line Feed11 13 B 0 0 0 0 1 0 1 1 VT Verticle Tabulation12 14 C 0 0 0 0 1 1 0 0 FF Form Feed13 15 D 0 0 0 0 1 1 0 1 CR Carriage Return14 16 E 0 0 0 0 1 1 1 0 SO Shift Out15 17 F 0 0 0 0 1 1 1 1 SI Shift In16 20 10 0 0 0 0 0 0 0 0 DLE Data Link Escape17 21 11 0 0 0 0 0 0 0 1 DC1 Device Control 118 22 12 0 0 0 0 0 0 1 0 DC2 Device Control 219 23 13 0 0 0 0 0 0 1 1 DC3 Device Control 320 24 14 0 0 0 0 0 1 0 0 DC4 Device Control 421 25 15 0 0 0 0 0 1 0 1 NAK Negative Acknowledge22 26 16 0 0 0 0 0 1 1 0 SYN Synchronous Idle23 27 17 0 0 0 0 0 1 1 1 ETB End of Transmission24 30 18 0 0 0 0 1 0 0 0 CAN Cancel25 31 19 0 0 0 0 1 0 0 1 EM End of Medium26 32 1A 0 0 0 0 1 0 1 0 SUB Substitute27 33 1B 0 0 0 0 1 0 1 1 ESC Escape28 34 1C 0 0 0 0 1 1 0 0 FS File Separator29 35 1D 0 0 0 0 1 1 0 1 GS Group Separator30 36 E 0 0 0 0 1 1 1 0 RS Record Separator31 37 F 0 0 0 0 1 1 1 1 US Unit Separator

Uzimajui u obzir tehnoloku mogunost elektronskih sklopova, pouzdanost ijednostavnost operacija binarnog brojnog sistema je to to je najpogodniji brojni sistemza primenu u raunarstvu.


4/33

RAUNSKE OPERACIJE

Brojni sistemi1. SabiranjeX Y X+Y Prenos

0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

Pomou gornje table moemo jednostavno izvriti sabiranje sledeih brojeva:

Knjiga Strana 56.

2. Oduzimanje

X Y X+Y Prenos0 0 0 00 1 1 11 0 1 01 1 0 0Strana 56

3.MnoenjeX Y XY0 0 0

0 1 01 0 01 1 1Strana 57Deljenje sa 0 nema smisla jer je neodreena vrednost a deljenje 1 nece promenitivrednost.

KONVERZIJA IZ JEDNOG BROJNOG SISTEMA U DRUGI

Konverzija binarnog broja u oktalni vri se grupisanjem tri binarne cifre poev od baznetake ulevo i udesno, a zatim odreivanjem oktalne reprezentacije svake grupe./strana 62/

Konverzija oktalnog broja u binarni vri se izraavanjem svake cifre oktalnog broja satrobitnom reprezentacijom iz binarnog sistema.Konverzija binarnog broja u heksadecimalni se vri grupisanjem 4 binarne grupe odbazne take ulevo I udesno,a zatim odreivanjem heksadecimalne reprezentacije svakegrupe.Konverzija heksadecimalnog broja u binarni se vrsi izraavanjem svake cifreheksadecimalnog broja sa etvorobitnom reprezentacijom iz binarnog sistema./strana 62/


5/33

Konverzija broja iz binarnog,oktalnog ili heksadecimalnog u dekadni vri seodreivanjem algebarske vrednosti,odreivanjem zbira proizvoda cifara I njihovihteinskih faktora./strana 63/Konverzija dekadnog brojnog sistema u druge brojne sisteme vri se tako sto se ceo deokonvertuje metodom sukcesivnih delenja ,a razlomljeni metodom sukcesivnih mnoenja.

Metoda sukcesivnih delenja sastoji se od niza koraka. Broj X podeli se osnovom brojnogsistema u koji zelimo konvertovati. Ostatak pri delenju se pamti kao cifra najmanjeteine. Dobijeni kolinik se ponovo deli sa osnovom .Ostatak delenja je cifra sa sledeimteinskim faktorom. Postupak se ponavlja sve dok rezultat delenja ne postane jednak nuli.Metoda sukcesivnog mnoenja sastoji se od niza koraka .Broj X mnoi se sa osnovombrojnog sistema u koji elimo konvertovati . Ceo deo proizvoda je cifra sa najveomteinom.Razlomljeni deo proizvoda se ponovo mnoi sa osnovom. Ceo deo proizvoda jecifra sa sledeim teinskim faktorom. Postupak se ponavlja dok se ne dobije traenatanost, jer postupak u optem sluaju nije konaan. /strana 65/

PREDSTAVLJANJE NEGATIVNIH BROJEVA U RAUNARU

Negativni brojevi u raunaru mogu se predstaviti na vie naina. Npr, mogu se predstavitiuz pomo apsolutne vrednosti i znaka ili u obliku komplementa. Za predstavljanje znakadovoljan je jedan bit jer postoje samo dve mogue vrednosti za znak. Najese se zazapisivanje znaka koristi bit najvee teine, a preostali biti za zapis apsolutne vrednosti./bit 0=+,bit 1=-/Nastoji se da se broj prikae osmobitnom reprezentacijom. /0000 0000=bajt=8bita/./strana 67/Predstavljanje negativnih brojeva pomou prvog komplementa vri se konvertovanjemnula binarnog broja u jedinice I jedinica iz binarnog broja u nule.Bit prenosa naziva se /CARRY/U aritmetici prvog komplementa bit prenosa, ako postoji, sabira se sa dobijenimrezultatom.Po metodi drugog komplementa reava se problem razliitih kodova prikazivanja zapozitivnu I negativnu nulu i aritmetika je znatno pojednostavljena. Drugi komplement sedobija tako to se najpre odredi drugi komplement a zatim njemu doda broj 1. Vidprenosa u aritmetici drugog komplementa se zanemaruje. Na taj nain omoguena jelaka hardverska organizacija potrebnih logikih sklopova.Prikazivanje broja u NBCD kodu /strana 80/Prikazivanje brojeva u visak-3 kodu /strana 80/Aritmetike operacijePredstavljanje brojeva u nepokretnom zarezu / strana 71/Predstavljanje brojeva u pokretnom zarezu /strana 72/

BINARNO KODIRANJE ALFANUMERIKIH PODATAKA

Alfanumeriki znaci su :1.Numeriki znaci /1,2,3,4,9/2.Slovni simboli /Aa,Bb,Cc./3.Znaci interpunkcije /.,?:/


6/33

4.Specijalni simboli /+,-,$,@./Znak se esto naziva znak, simbol ili karakter. Skup svih simbola koje koristi raunarnaziva se alfabet raunara. Za predstavljanje simbola u raunaru koriste se binarne reiduine 8 bita. Meunarodna organizacija za standardizaciju proglasila je ASCII kod zastandard za kodiranje alfanumerikih podataka. /strana 82/

OSNOVE BULOVE ALGEBRE

Elektronski raunari sastoje se od velikog broja elementarnih elektronskih kola kojiobrauju elektronske signale ili imaju ulogu da uvaju podatke . Transformacije signalamogu biti fizike i logike.Osnovni oskulati Bulove algebre su :1. Bulove promenljive mogu uzimati samo dve vrednosti i to vrednost 0 i 1.Ove vrednostise medjusobno iskljuuju sto znai X=0, X nije=1 i X=1, X nije=0.

2. Operacije komplementacije /negacije/ definie se na sledeci nain, 01.....10 == 3. Logika operacije konjukcije /I/ definise se na sledei nain:

111

001

010000

=

=

=

=

Logiko mnoenje dve promenjive X I, X2, cesto se oznacavaju Y=X1X2.4. Logika operacija disfunkcije, logiko sabiranje definise se na sledei nain:

111

101

110

000

=

=

=

=

(ILI)

Logiko sabiranje dve promenjive X1X2 oznaava se sa Y=X1+X2.Iz navedenih poskulata proizilaze i odreene osobine logike algebre.1. 0+X=X

1+X=12. X+X=X

X*X=X Idempotencija

3.0*

1

=

=+

XX

XXKomlementacija

4. XX =)( Involucija

5. X+Y=Y+XX*Y=Y*X Komutacija

6. X+(X*Y)=XX*(X+Y)=X Apsorcija


7/33

7. DEMORGANOVA PRAVILA

YXYX

YXYX

+=

=+

)(

*)(

LOGIKA KOLA

U elementarna logika kola spadaju kola koja vre elementarne logike transakcijesignala.To je logiko i, ili, i ne kolo. Ligoko i kolo ima analitiku formu, i simbol zapredstavljanje i kola:

Y=X1X2

1

2X

XY

i-KOLO

Tablica istine je sledea:(AND)

ILI- KOLOIma analitiku formu Y=X1+X2. Za predstavljanje logikog ILI kola koristi se simbol:

1X

2XY

A tablica istine izgleda ovako:

(OR)

NE- KOLO

Ima analitiku formu XY = a simbol za predstavljanje logikog NE kola ima oblik:

X Y

X1 X2 Y0 0 00 1 01 0 01 1 1

X1 X2 Y0 0 00 1 11 0 11 1 1


8/33

A tablica istine izgleda ovako:(NOT)

Slozene logicke operacije su NILI i NI

NILI- NOR NI-NAND

Analiticka forma NILI operacije je:Y=X1+X2A simbol:

Y

1

2X

X

Tablica istine:X1 X2 Y0 0 10 1 01 0 01 1 0

Uzimajui u obzir demorganova pravila, logiko NILI kolo moze se sintetizovati odelementarnih logikih kola.

2*121 XXXXY =+=

Y1

2X

X

Logiko NI kolo ima analitiku formu:

21XXY =

Y1

2X

X

X Y

0 1

1 0


9/33

X1 X2 Y0 0 10 1 11 0 11 1 0

Uzimajui u obzir demorganova pravila, logiko NI kolo moze se sintetizovati odelementarnih logikih kola:

2121 XXXXY +==

Y1

2X

X 1

2X

X

Iskljuivo ILI ili ekskluzivno ILI ima analitiku formu:

)2*1(*)21( XXXXY += (EOR)esto se oznaava 21 XXY = Simbol za prdstavljanje EOR-a je:

1X

2XY

Tablica istine:

X1 X2 Y0 0 00 1 11 0 11 1 0

Kombinovanjem logikih kola mogu se realizovati proizvoljne logike funkcije. Skupoperacija pomou kojih se moe realizovati svaka druga logika operacija ili funkcijanaziva se faza logikog sistema.

(I, ILI, NE)-ini bazu logikog sistema.

Operacija I se moe realizovati pomou operacija ILI i NE:

212*121 XXXXXXY +===

1

2X

X 1

2X

X1 2XX+ 1 2XX+


10/33

(I, NE) ILI Y=X1+X2

=+= 21 XXY 2*1 XX

1

2X

X 1

2X

X1 2XX 1 2XX **

Moe se pokazati da se sve druge operacije mogu realizovati samo od NILI kola, pazakljuujemo da skup (NILI) ini bazu logikog sistema.

Moe se pokazati da se sve druge logike operacije mogu realizovati koricenjem samo

(NI) kola, pa zakljuujemo da je (NI) baza logikog sistema.Zbog toga NI i NILI su univerzalne funkcije.

PRIMERI kombinovanja LOGICKIH KOLA (strana 130.)

Polu sabira je logika mrea koja vri aritmetiko sabiranje dve logike brojke i generiseprenos.Tablica istine ima oblik:

Prenosa b S P

0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1

Na osnovu tablice moemo napisati analitiku formu:

abP

babaS

=

+=

Logika ema je:


11/33

Polusabira vri sabiranje brojki na najmanje znaajnom mestu. Da bi se izvrilosabiranje brojki na proizvoljnom mestu treba omoguiti sabiranje brojki sa predhodnogmesta. To omoguava pun sabira.

MEMORIJSKI ELEMENTI /strana 140/

Memorijski elementi slue za memorisanje podataka. Osnovni memorijski elemenat jeflip-flop. On u odreenom vremenu moe da pamti samo jednu binarnu cifru.Ako elimo pamtiti vee podatke moramo koristiti sklopove koji se sastoje od vie flip-flopova. Vise flip-flopova ini registar a vie registara ini memoriju racunara.Najjednostavniji flip-flop je RS flip-flop. To je logika mrea sa dva ulaza I dva izlaza.

Q

Q

S

R Ulaz S slui za postavljanje izlaza flip-flopa na stanje logike jedinice, tj.ulaz S sluzi dana izlazu Q bude 1 odnosno na izlazu Q bude 0.Ulaz S zbog toga se zove SET ulaz, jer setuje RS flip-flop. Ulaz R slui za postavljanjeizlaza flip-flopa na stanje logike 0, tj.ulaz R slui za postavljanje izlaza Q na stanje

logike 0 odnosno izlaza Q na stanje logike 1.Zbog toga se ulaz R naziva reset ulaz I slui za resetovanje RS flip-flopa.Moemo zakljuiti da setovanje znai upisivanje, a resetovanje znai brisanje.Kada na ulazu S dovedemo logiku 1 na izlazu Q bice zapamena 1 .Kada na ulazu R dovedemo logiku 1 , na izlazu Q ce biti izbrisana 1.RS flip-flop je aktivan sklop jer pamti stanje logike jedinice na izlazu I u trenucima kad

logika jedinica ne postoji na ulazu.Ako prikaemo grafiki signale za ulaz S i R na izlazu emo imati sledeu situaciju:

Q

S

R

T

T

T

Sklop deluje na prednju ivicu i ne zavisi od vremenskog trajanja signala.RS flip-flop realizovan sa NILI kolima ima sledeu strukturu:

Q

Q

S

R


12/33

NI-kolo

Q

Q

S

R

Tablica istinitosti za RS flip-flop:S(t) R(t) Q(t) Q(t+1)0 0 0 00 0 1 10 1 0 0

0 1 1 01 0 0 11 0 1 11 1 01 1 1

Ne dozvoljeniUlazi

Mozemo zakljuciti da je finkcija izlaza odredjena sledecom formulom:

)(*)()()1( tRtQtStQ ++++====++++ Logiki elementi se ne ponaaju uvek na idealan nain. Razlog tome lei u injenici tose signal na ulazu menja postepeno bez obzira na njegovu frekvenciju. Samo idealansignal ima trenutnu promenu stanja. Svi signali imaju talasni oblik.

Iz tih razloga poeljno je da logiki elementi prepoznaju naponski nivo u odredjenojoblasti. To prepoznavanje je najsigurnije u blizini ekstremnih vrednosti a u, prelaznim

oblastima se esto moe pogreno protumaiti vrednost ulaznog signala.Taktni impuls mora od strane generatora impulsa tj. od CLOCK-a da ima zadatak daizvri sinhronizaciju.Funkciona blok ema RS flip-flopa sa taktnim impulsom ima oblik:

Q

Q

S

R

Takt

Taktni impuls mora da traje dovoljno dugo da flip-flop oita ulaz i predje u narednostanje. Simbol za RS flip-flop sa taktnim impusom je:

Q

Q

S

R C


13/33

Dva digitalna logika kola u jednom raunaru najese rade pod dejstvom jednogjedinstvenog taktnog signala koji obezbeuje jednovremenost i sinhronizaciju rada svihureaja. Frekvencija taktnog signala izraava se u Hercima (Hz). Dananji PC raunarirade sa frekvencijama veim od 2 GHz (imaju 2000 I vie promena u sekundi)Taktni signal se uz pomo kola za kanjenje moe podeliti na manje vremenske intervale.

Uz pomo

specijalnih digitalnih kola taktni intervali se mogu vremenski poveavati. Nataj nain dobijaju se impulsi razliitog trajanja i uestalosti, a koriste se u upravljanju

svim operacijama u raunaru.

D-flip-flopKod RS flip-flopa postoji ne dozvoljena komunikacija ulaza S=1, R=1. RS flip-flop nijepogodno kolo za pomeranje podataka u raunaru, iz razloga to je potrebno ostvariti vezuna oba ulaza. Kod RS flip-flopa za upisivanje i za brisanje logicke jedinice mora sedovoditi signal. Znatno bolje kolo za memorisanje podataka i njihov prenos je D-flip-flop.Logika ema D-flip-flopa ima izgled:

D Q

Q

S

R C

Simbolika ema ima oblik:

D

CQQ

Tabela istinitosti ima oblik:Ulaz D Q(t) Q(t+1)0 0 00 1 01 0 11 1 1

Moemo zakljuiti da je funkcija izlaza odreena sledeom formulom:Q(t+1)=D(t)U praksi se koriste razliiti tipovi flip-flopova. Npr. RS flip-flop sa jednim dominantnimulazom, JK flip-flopovi, JKT flip-flop, T flip-flop, MS flip-flop i drugi su razliitekombinacije logikih elemenata koji slue za memorisanje jednog slova binarne azbuke.


14/33

REGISTRI

Registar je skup logikih elemenata tj.flip-flopova i koristi se za:1. Za transformaciju kodova iz paralelnog u serijski2. Za privremeno uvanje podataka u procesu njihove obrade i obrnuto.

Kod paralelnog koda svi binarni signali koji oznaavaju dati simbol istovremeno seprenose. Da bi se to ostvarilo potrebno je imati onoliko prenosnih linija koliko se

binarnih signala prenosi istovremeno.

ASCII A 0100 0001B 0100 0010C 0100 0011D 0100 0100

Za svaki serijski prenos binarni signali jednog simbola se prenose po istoj liniji pa je onsporiji.Registri slue za pomeranje rei zapisane u registru ulevo ili udesno, i to za

odreeni broj pozicija. Registar je neophodan na svim mestima gde treba obezbediti vezuizmeu blokova koji rade sa razliitim brzinama, tzv.Bafer registri. Broj flip-flopova koji

ulaze u sastav registra zavisi od predvienog kapaciteta registra. Pod njim sepodrazumeva maksimalna koliina informacija koja se moe smestiti u posmatranimemorijski sistem.S obzirom da flip-flop moe da pamti samo jedan binarni podatak ukupan broj flip-flopova mora biti jednak ili vei ukupnom broju bita informacija. U poreenju sa ostalimmemorijskim sistemima registri imaju mali kapacitet od nekoliko bitova. Njihova glavnaodlika je velika brzina rada. Koriste se kao sastavne komponente centralnog delaraunarskog sistema.Po nainu izvoenja registri mogu biti stacionirani i sluze za uvanje podataka, idinamiki i slue za pomeranje sadraja. Stacionirani registri sadre skup meusobno nepovezanih elemenata. Pristup memorijskim elementima pri upisu i itanju moe bitiserijski i paralelan.Za upisivanje odnosno itanje podataka kod stacioniranih registara koriste se specijalnisignali:1. Signal za upisivanje2. Signal za itanje

Signal za citanjeizlazaSignal za citanj

kanala

Taktni impuls

Signal za brisanje

S Q

R C Q

S Q

R C Q

S Q

R C Q

X1

X1

X2

X2

X3

X3X1 X2

X3


15/33

Ovo je tipina ema registra sa paralelnim radom za prihvatanje i itanje podataka duinetri bajta. Memorisanje podataka vri se u dva takta, i u jednom taktu svi flip-flopovidovode se u stanje 0, i to pojavom taktnog signala i signala za brisanje. U drugom taktuvri se upis sadraja u registar. Kod oitavanja sadraja mogue je itanje direktnevrednosti i komplementarne vrednosti.

POMERAKI ILI (SHIFT) REGISTRI

Pomeraki registar je skup meusobno povezanih memorijskih elemenata kojiomoguavaju pomeranje memorisanih podataka ulevo ili udesno za odredjeni brojpozicija. Posebno se koristi kod operacija raunskog mnoenja i deljenja. Upisivanje ioitavanje podataka se obino vri serijski i sinhronizovano sa taktnim impulsima.Ako se podatak koji je prvo upisan prvo i ita tada je to FIFO (first input first output)registar. Najjednostavnija konstrukcija pomerakog registra moe se ostvariti sa D flip-flopom na slian nain:

Ulaz Izlaz

Taktni impuls

A B C D

D

C Q

Q D

C Q

Q D

C Q

Q D

C Q

Q

Oito je da je ulaz od DB = Qa,DC=QB,DD=QC.Kod pomerakog registra pod dejstvom taktnog signala vri se pomeranje memorisanogpodatka od ulaza prema izlazu. Ako se prvo ita zadnje uneti podatak pa zatim sledeionda su to LIFO registri (last input first output).Pomeraki registri mogu biti linijski i ciklini. Kod linijskih pomerakih registara krajnjielement registra nisu meusobno direktno povezani.Kod ciklinih pomerakih registara krajnji elementi su direktno meusobno povezani.Kod linijskih pomerakih registara moe doi do gubljenja informacije pomeranjemsadraja ulevo ili udesno. U tom sluaju memorisanja informacija je u stalnom pokretu ikrui od ulaza ka izlazu, vraa se na ulaz i ponovo pomera ka izlazu.

BROJAI

Elektronski brojai su digitalne naprave koje generiu binarne kombinacije signala ujednom odreenom redosledu, tako da se mogu interpretirati kao niz sukcesivnih brojeva.Kako niz brojeva moe monotono da raste ili opada, to i brojai u principu mogu da brojenapred ili unazad. Brojai koji imaju mogunost da broje u oba smera nazivaju sebilateralni, reverzibilni ili obostrani. Zavisno od smera brojanja resetovano poetno stanjepodeava se da odgovara najmanjoj i najveoj vrednosti u opsegu brojanja najesce poisteku punog ciklusa, broja se vraa u poetno stanje i proces brojanja se nastavlja.Posmatrano sa aspekta digitalnog kola brojai su sekvencijalne logike mree, sastoje se


16/33

od memorijskih elemenata tj. Flip-flopova. Brojai se koriste za formiranje kontrolnihsignala i za obavljanje aritmetikih informacija.Binarni brojai su najrasprostranjeniji, mogu biti redni i paralelni. Kod rednih binarnihbrojaa memorijska kola brojno su vezana redno a brojaki impuls dovodi se samo naulaz prvog kola. Kod paralelnih binarnih brojaa memorijska kola su vezana redno ali se

brojni impuls dovodi istovremeno na ulaz svih kola. Istovremenim aktiviranjemmemorijskih elemenata postiu se znatno vee brzine brojanja.

DEKODERSKE MREZE

Osnovna namena dekodera sastoji se u dekodiranju deifrovanju binarnih kodova naulazu i generisanju odgovarajueg signala na izlazu. Dekoderske mree imaju velikuprimenu u upravljakoj jedinici raunara. Dekoder instrukcija vri dekodiranje kodaoperacije, vri pripremu logke mree za izvrenje operacije. Takoe mogu da vrepretvaranje paralelnog koda u serijski. Funkcija prelaza dekodera sa tri ulaza i osamizlaza ima oblik:

ulaz izlaz

x1x2x3 y1y2y3y4y5y6y7y8

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0

0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0

1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0

1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1

Mogua realizacija dekodera:

D

C Q

Q

D

C Q

Q

D

C Q

Q

X1

X2

X3

Y1

Y2

KODERSKE MREZE

U digitalnoj obradi podataka svi slovni simboli kao i mnoge druge oznake ispisuju se kaokombinacija 0 i 1, tj.vri se ifrovanje (kodiranje). Postupak ifrovanja simbola izvodi seuz pomo kodera. U principu koderske mree imaju suprotnu funkciju od dekoderskemree. Osnovnu primenu koderske mree su nale u ulaznim jedinicama.


17/33


18/33

HARDVER RAUNARA

Blok ema jednostavnog raunara ima oblik:

Memorija

Aritmeticko IzlaznaUlazna

Upravljacka

Upr

avljackakonzola

Svaki raunar omoguava ulaz podataka i programa, memorijskih podataka, obradupodataka, izlaz podataka, upravljanje postupcima.Za unos podataka i programa koriste se ulazne jedinice. Izlazne jedinice slue zaprikazivanje rezultata obrade. Upravljaka konzola slui za ukljuenje i iskljuenjeraunara i za upravljanje radom raunara do trenutka kada upravljanje preuzimaupravljaka jedinica.Aritmetika jedinica slui za izvravanje aritmetikih i logikih operacija.

Upravljaka jedinica upravlja radom raunara tj. koordinira i sinhronizuje rad svihjedinica raunara. Memorija uva programe, podatke, meurezultate. Upravljaka,aritmetika i logicka jedinica su jedna celina i nazivaju se procesorom. U ovakvojorganizaciji raunara propusna mo odreena je brzinom periferijskog a ne centralnogdela raunara.Periferijski deo raunara je ulazno-izlazni podsistem.Centralni deo raunara ini procesori memorija. Da bi se prevazila neusaglaenost brzina dolazi do promene organizacijeraunara tj.uvodi se procesor ulaza-izlaza tzv. U/I kanal. Memorija je organizovana pobrzinama i kapacitetima. Program i podaci cuvaju se u operativnoj (glavnoj) memoriji.Izmeu operativne memorije i procesora nalazi se ultra brza memorija koja ima zadatakda premosti razliku u brzini operativne memorije i procesora.Ultra brza memorija je

znatno manja memorija od operativne i zbog toga ima znatno veu brzinu. Ona

uvameu rezultate i najese koriene podatke smanjujui tako potrebu obraanja procesora

operativnoj memoriji. Time se ubrzava rad procesora i smanjuje rasipanje njegovogvremena. Spoljna memorija slui za uvanje velikog broja podataka (datoteka i bazapodataka) i takvi se podaci trenutno ne koriste u obradi. Spoljna memorija je velikogkapaciteta ali je sporija.


19/33

MEMORIJSKI PODSISTEM

Proces unoenja podataka u memoriju naziva se upisivanje, a proces zahvatanja podatakaiz memorije naziva se itanje. Upisivanje i itanje informacija naziva se pristup memoriji.Memorijski elementi pridruuju se u memorijsku lokaciju namenjenu za uvanje binarnih

rei.Upisani sadraj je podatak. Skup memorijskih lokacija obrazuje memorijski blok(memorijski modum). U jednom trenutku pristup je omoguen samo jednoj memorijskoj

lokaciji. Memorijski blok je najee adresibilan tj. svaka memorijska lokacija ima svojuadresu. Upravljaka jedinica memorijskog podsistema odreuje da li se radi o upisu iliitanju sadraja memorijske lokacije i elektronska kola koja preko adrese ukazuju namemorijsku lokaciju. Memorijski blok se moe nai u jednom od tri stanja.1. Upisivanje informacija u memorijsku lokaciju2. itanje sadraja3. uvanje neke informacije.uvanje informacija se sastoji u tome da se parametri sredine ne menjaju, dok seupisivanje informacija sastoji u izmeni parametra elemenata memoriske elije.

Kapacitet memoriskog modula predstavlja broj memoriskih lokacija, odnosno brojmainskih rei koje se mogu istovremeno smetiti u modul, i izrazava se u b, Kb ili Mb.Ponekad se kapacitet memoriskog podsistema izrazava i u B,KB,MB,Rad memoriskog podsistema odreen je: 1. vremenom pristupa, 2. vremenom prenosa.Pristup je vreme od trenutka izdavanja naredbe do poetka njenog izvravanja, a prenosje vreme nekog izvravanja.Sa aspekta pristupa memoriskim lokacijama, memorije delimo na:

1. memorije sa sekvencijalnim pristupom, 2. memorije sa ciklinim pristupom, 3.memorije sa sluajnim pristupom.

U memorijama sa sekvencnim pristupom, memoriskim lokacijama pristupa se redom tj.sekvencionalno, to znai da se posle pristupa (I) lokaciji, pristupa lokaciji (I+1).Kod memorija sa ciklinim pristupom momoriske lokacije su organizovane po krunimstazama. Primer takvih memorija je magnetni bubanj i disk.Kod memorija sa sluajnim pristupom omoguen je pristup bilo kojoj lokaciji bez obzirana poziciju gde se nalazi ureaj za pisanje i za itanje. Primer takvih memorija je RAMmemorija (random acces memory)Sa aspekta mogunosti izmene sadraja, memorije delimo na:

1. Promenjive memorije RAM2. Polu promenjive memorije ROM3. Stalne memorije ROM

U stalne memorije spadaju memorije koje se ne mogu menjati. U zavisnosti od napajanjamemorije delimo na: 1. postojane , 2. nepostojane.Kod postojanih memorija sadraj memoriskih lokacija ostaje zapamen i nakoniskljuivanja raunara, dok kod nepostojanih sadraj memoriskih lokacija se brie.Memorije moemo podeliti na: 1. destruktivne, 2. nedestruktivne.Kod destruktivnih memorija nakon itanja sadraja memoriske lokacije sadraj seponitava, to znai da takve memorije omoguavaju samo jedno itanje, a ako je ptrebnoimati dalju memoriju potrebno je nakon itanja izvriti ponovo zapisivanje.Kod nedestruktivnih memorija je suprotno, a sadrzaj se pamti u memoriskoj lokaciji.Memorije takoe moemo podeliti i na: 1. adresne, 2. bez adresne.


20/33

Primer bez adresne memorije je STEK memorija koja se sastoji od registara, moe bitiorganizovana na dva principa FIFO, LIFO.Usavravanje strukture memoriskog podsistema ima za cilj da obezbedi veliku brzinu,pouzdanost, nisku cenu, minimalne dimenzije i veliki kapacitet.Jedan od osnovnih pravaca usavravanja memoriskih podsistema ogleda se u ostvarivanju

hijerarhiske organizacije memoriskih podsistema.

Ultra brzamemorija

Operativnamemorija

Masovnamemorija

Kapacitet

Brzina

Cena/bit

Razmena podataka u procesu reavanja problema vri se izmeu pojedinih hijerarhiskihnivoa. Primenom odreenih pravila rada mogue je ostvariti da memoriski podsistem radibrzinom najbreg hierarhiskog nivoa, a da ima kapacitet ukupnog kapaciteta memoriskogpodsistema. Poboljanje memoriskog podsistema ogleda se u tome da se struktuisanjeizvri tako da se memorija istog hijerarhiskog nivoa deli na nekoliko modula koji moguda rade paralelno.Baffer memorija za uvanje podataka je namenjena prilagodjavanju brzine radaoperativne memorije i masovne memorije.

Procesor

Ultrabrzamemorija

Operativnamemorija

BaferMasovnamemorija

OPERATIVNA MEMORIJA

Operativna memorija je namenjena za uvanje programa i podataka koji su u obradineposredno potrebni, operativnoj memoriji koja je u direktnoj sprezi sa jednim ili vieprocesora. Procesor zahvata instrukcije programa iz operativne memorije, potom zahvatapodatke nad kojima treba izvriti oreene instrukcije definisane operacije, a u operacijimemorija vraa meu rezulate kao i konane rezultate dobijene izvravanjem programa.


21/33

Map

Dekoderadresa

Adresa

Operativna

memorija

Kola za upisivanjei citanje

MBR Podaci ili instrukcije

Upravljacka

jedinica

operativne

memorije

Upravljanje

Dekoder adresa dekodira adrese i odabira odgovarajuu memorisku lokaciju kojoj e seizvriti pristup. Kola za upis vre transformaciju mainske rei u signale koji deluju namemoriske elemente. Kola za oitavanje vre transformaciju stanja memorijskih

elemenata u mainske rei.Upravljaka jedinica memorije vri informaciju upravljanjaradom u sukcesivnim vremenskim intervalima. Memorijske lokacije operativne memorijeudruuju se u memorijski modul, ima vie naina (2D,2.5D,3D).2D organizacija organizovana je u jednom pravcu. Ova organizacija je veomajednostavna mada konceptualno je neekonomina i nepraktina kod memorija velikogkapaciteta.

Adresa

0

1

2k-2

2k-1 2D

N 1 0

2,5D organizacija je organizovana memorija modula i u oba pravca je priblizno istihduina. Ovakva organizacija je mnogo pogodnija i ekonominija od 2D organizacije.

Adresa

0

1

2k/s-2

2k/s-1

N 1 0 N 1 0 N 1 0

S21


22/33

Memorijska lokacija izgraena je od feromagnetnih jezgra.

SEKUNDARNE MEMORIJE

Od pojave elektronskih raunara memorija se deli na primarnu i sekundarnu. Sekundarna

memorija je memorija na pokretnoj mediji. Ima sposobnost dauva podatke i u

ini ihraspoloivim u trenucima kada su potrebni. esto se koriste za dugotrajno pamenje

podataka pa se nazivaju dugotrajne memorije. Sekundarne memorije su memorije velikogkapaciteta pa se nazivaju i masovne memorije. Omoguavaju da se podaci sklone izprimarne memorije i time rastereti njen rad, i da se takvi podaci uine dostupniprogramima uz razliite mehanizme obrade. Podaci u sekundarnoj memoriji se razlikujuod onih u primarnoj memoriji po nainu organizovanja, adresiranja, koriscenja, pristupa.

MAGNETNE TRAKE

Magnetne trake se koriste za memorisanje velikog broja podataka, za uvanje podataka

kao rezervne kopije (backup), za prenos podataka sa jednog raunara na drugi.(log.file-evidencija obavljenih transakcija).

Postojanje rezervne kopije je pogodno ako se originalna kolekcija oteti ili uniti.Evidencija obavljenih transakcija (log.file) omogucava kontrolu nad promenama iobnavljanje stanja podataka. Magnetna traka je realizovana od plastike. Povrina trake jepokrivena tankim filom magnetnog materijala. Podaci se unose magnetizacijom esticamagnetnog materijala. Upisivanje i itanje podataka vri se uz pomo seta glava zaupisivanje i itanje. Pre operacije upisivanja podataka traka prolazi ispod glave zabrisanje prethodno upisanih podataka. Upisivanje podataka se vri po tzv. kanalimamagnetne trake. Iznad svakog kanala nalazi se glava za upisivanje i itanje. Najee sekoriste trake sa sedam i devet kanala. Poslednji kanal se koristi kao kontrolni kanal u kojise upisuje bit parnosti za proveru ispravnosti zapisa. Gustina zapisa moe biti razliita,najee se koriste magnetne trake od 1600Bpi, a u poslednje vreme trake koji imaju ipreko 6000Bpi. Podaci se na magnetnu traku upisuju bilo gde izmedju markera kojioznaavaju poetak odnosno kraj trake. Podaci se na traku upisuju u grupama tj.ublokovima. Izmeu blokova postoji prazan prostor, meuploni razmak. U bloku senalaze jedan ili vie log. zapisa (slog,record). Skup svih log. zapisa istog tipa ini fajl(datoteka). Na jednoj traci moe biti vie fajlova. Odreivanje structure, veliine, tipa,formata fajlova je posao analitiara i administratora baza podataka. Prednosti koriscenjamagnetne trake su veliki kapacitet, magnatna traka je relativno jeftin medij, manipulacijaje jednostavna. Magnetna traka ima i nedostatke, ona je sekvencijalni mediji, a druginedostatak je to je spor, medij malih brzina. Podlonost habanju i oteenju, treba jetititi od uticaja praine, magneta, toplote, svetlosti. Za personalne raunare se koristekasete flopi, koje imaju veoma retku gustinu pakovanja do 1600Bpi. Zapis je serijski tj.ima jednu stazu, jednu upisno itajucu glavu i nisu pouzdani.


23/33

MEMORIJE SA DIREKTNIM PRISTUPOM

Memorije sa direktnim pristupom omoguuju pristup jednom slogu bilo radi itanja iliauriranja (izmene), na osnovu kljua ili fizike adrese. Kljuc je poseban podatak ili deosloga koji omoguava brzu identifikaciju eljenog sloga. Memorije sa direktnim

pristupom mogu biti: hard disk, izmenjivi ili floppy disk, i optiki ili optical disk.Izmenjivi disk se na naim prostorima esto naziva disketa, sastoji se od jedne krune

ploe premazane feromagnetnim materijalom. Podaci su upisani po kruznim stazama abroj staza je razlicit i zavisi od gustine zapisa. Razlikujemo: DD dvostuke gustine ilivisoke gustine HD. U prvo vreme podaci su se upisivali samo na jednoj straniferomagnetne ploe, maksimalnog kapaciteta 720KB. Ako se zapis vri sa obe straneonda je kapacitet 1,44MB. Feromagnetna ploa se nalazi u omotu plastinog materijalakoji je stiti od prasine, toplote itd. Sa disketom treba paljivo rukovati da se podaci ne biotetili. Obavezno lepiti oznake sa opisom sadraja. Disketa je izmenjivi disk jer je ureajza itanje moe itati podatke i sa drugih disketa. Podaci na disketi se mogu zatiti odunitenja pomeranjem sigurnosne ploice. Kada se na disku nalaze vani programi i

podaci onda se ta plocicaesto izbacuje. Upis podataka se vrsi uz pomoc glave za upisto esto dovodi do oteenja feromagnetnog sloja.

HARD DISK

Hard disk je vieslojna kruna ploa premazana feromagnetnim materijalom. Ploe sutvrde, nesavitljive pa se zato disk naziva tvrdi disk (hard disk). Hard disk je hermetikizatvoren da bi se feromagnetne ploe zatitile od tetnih uticaja, praine, toplote,magneta. Ploe i upisno itajue glave ine jednu celinu. Te upisno itajuce glave nemogu itati podatke sa nekih drugih ploa to znai da hard disk nije izmenljiv. Pri upisu,itajuce glave lete iznad povrine diska na rastojanju od nekoliko mikrona. Izmedju senalazi vazduni jastuk koji titi feromagnetne ploe od oteenja. Kada se disk ne obretj. ne rotira, upisno itajuce glave se povlae u zasebno leite izvan feromagnetnih ploa.U sluaju nestanka elektrine energije u toku rada hard diska dolazi do nestankavazdusnog jastuka i upisno itajuce glave padaju na feromagnetnu povrsinu diska.S obzirom da se feromagnetne ploe rotiraju velikom brzinom dolazi do oteenjaprograma i podataka pa se zato preporuuje da se koriste sistemi koji regulisu napajanjeraunarskog sistema u toku rada i nakon nestanka elektrine energije. Podaci na harddisku su organizovani po kruznim stazama i po sektorima. Na hard disku postoji i adresniregistar koji obezbedjuje indeks za svaku stazu i svaki sektor. Skup koji obrazuje krunestaze istog poluprenika naziva se cilindar. Cilindar je adresibilan. U konfiguracijiraunarskog sistema moemo imati vie hard diskova. Poslednjih godina razvijeni suHard diskovi kod kojih upisno itajue glave ostvaruju fiziki kontakt sa feromagnetnimploama. Da ne bi doslo do oteenja koristi se specijalno sredstvo za podmazivanje kojese u fazi izgradnje nanosi na feromagnetne ploe. Time se dobija vea gustina zapisa jerse smanjuje rastojanje feromagnetne ploe i upisno itajue glave. Veoma je bitno da sepodaci memorisani na hard disku nalaze po istom logikom i fizikom redosledu.Performanse zavise od redosleda podataka. Da bi se dobile dobre performance logiki ifiziki redosled se mora poklapati. Fiziki redosled je N+5,N+10,N+1,N+6,N+2, a


24/33

logiki redosled je N,N+1,N+2,N+5,N+6,N+10. Razlika u redosledu nastaje jer se putemtranslacije u razliitom periodu obrauju razliiti slojevi podataka. Sada je potrebno svremena na vreme napraviti kopiju, izbrisati podatke i vratiti ih sa kopije na disk. U tomslucaju dobijaju se podaci sa istovetnim redosledom.

OPTICKI DISKKod optikih diskova pristup informacijama ostvaruje se korienjem svetlosne energije.Tanije pristup memoriji ostvaruje se usmeravanjem svetlosnog snopa na elementoptikog medija. Kao izvor svetlosnog snopa najee se koristi laser. Mogunost veomapreciznog fokusiranja laserskog snopa omoguava veliku gustinu zapisa, odnosno velikikapacitet. U procesu upisivanja podataka na optiki mediji, svetlosni snop je dovoljnesnage da zagreje osvetljenu povrinu medija i da izmeni povratno i nepovratno njegovaoptika svojstva. U procesu itanja snaga svetlosnog snopa se redukuje tako da ne menjastanje optikog medija. Intenzitet svetlosnog snopa reflektovan od medija koristi se zadetekciju zapisa.

CD ROM je skraenica od komact disk memorija samo za itanje (read only memory).Podaci se upisuju samo jednom za razliku od RW CD ROM-ova sto znaci da se moguvie puta brisati. Kontinualnost itanja predstavlja odliku da se jednim obraanjemkompact diskova ita velika koliina podataka.

PROCESOR

Preocesor je najvaniji deo raunara. On izvrava operacije obrade podataka definisaneprogramom.Vri upravljanje raunarskim procesima i interakcijama izmeu pojedinihjedinica raunara. Procesor zahvata instrukcije programa iz operativne memorije,dekodira ih i regenerie potrebne signale za njihovo izvravanje. Osnovne jediniceprocesora su: aritmetiko logika jedinica, upravljaka jedinica, radni registri i sprenemree (interface)U sastav procesora moe da ue i ultra brza memorija (malog kapaciteta), namenjenaprvenstveno da uva odreeni broj operanada i meurezultata u cilju ubrzavanja rada.Arhitekturu procesora odreuje: repertoar i forma instrukcija, duina procesorske rei,karakteristike ultra brze memorije, karakteristike sprenih mrea, karakteristike sistemaprekidanja.Operacije koje izvrava procesor mogu biti: operacije obrade (aritmetike i logikeoperacije), operacije za analizu rezultata (upravljanje procesom obrade), operacijeprenosa informacija, operacije ulaza-izlaza.Operacije se sastoje od vie mikrooperacija. Mikreooperacija je elementarno dejstvo,vremenski interval u toku kog se izvrava najee jedna mikro operacija, naziva se takt.Aritmetiko logika jedinica (ALU, arithmetic logic unit) izvrava operacije:aritmetikog-sabiranja, mnozenja; logike operacije-logiko sabiranje, logiko mnoenje;pomeranje rei u registrima-mnoenje ili delenje.


25/33

U sastav aritmetiko logikih jedinica ulaze: logike mree za izvravanje operacija;registri u kojima se uvaju operandi, meurezultati i rezultati; pomoni registri-statusniregistri koji obezbeuju informacije o prekoraenju opsega o znaku rezultata itd.Areitmetiko logika jedinica koja ima mogunost i mnoenja, najee sadri tri registrakoji se oznaavaju R, A, Q. Registar R slui za prihvatanje brojnih podataka iz memorije

raunara. Registar A predstavlja osnovni registar aritmeti

ko logi

ke jedinice i naziva seakumulator. Registar Q koristi se kao pomoni registar kod operacija mnoenja i deljenja.

A

R P P-1

M

S

Q

S-1

M-1

Logicke mreze

1 0

0

01

1

Po strukturi aritmetiko logika jedinica moe biti: sa neposrednim vezama sa registrima,i sa sprenim mreama (magistralama).Magistrala je sistem mrea izmeu ureaja i ima tri dela.1. Magistrala podataka-prenos2. Magistrala adresa-prenos3. Upravljaka magistrala-prenos upravljakih i kontrolnih signala.esto se u arhitekturi aritmetiko logika jedinica obeleava

Rezultat

I operand II operand

ALU

Upravljacki

signali

Aritmetiko logika jedinica moe izvravati operacije paralelno i serijski. Kod

paralelnog izvravanja operacija aritmetiko logika jedinica obrauje celu re u jednomtaktu. Kod serijskog izvravanja operacija aritmetiko logika jedinica obrauje jedan bitiz rei u jednom taktu. Kod paralelno serijskih izvravanja operacija aritmetiko logikajedinica obrauje grupu bita u jednom taktu pa se u narednom taktu prelazi u sledeugrupu bita.Upravljaka jedinica generie upravljake signale a oni mogu biti: sinhronizacijski ifunkcijski.


26/33


27/33

KO.

Dekoder operacija

Formatiranjeupravljackih signala Dekoder taktova Generator taktova

Registar

mikrooperacija

Dekoder

mikrooperacija

Formatiranje funkcijskihsignala

Mikroinstrukciju dekodira dekoder mikroinstrukcija i omoguava formiranjefunkcionalnih signala za izvravanje date instrukcije.

PERIFERIJSKE JEDINICE

Periferijske jedinice su: ulazni uredjaji-(tastatura, mi, optiki itai dokumenata), izlazniureaji-(monitori, tampai), ulazno-izlazni uredjaji-(modem, zvune karte, terminali,magnetne trake).Podaci koji se koriste u periferijskim jedinicama esto nemaju isti oblik kao njihovekvivalent u raunaru i zato se moraju pretvoriti iz jednog u drugi oblik. Sem toga

periferijski ureaji su znatno sporiji od centralnog dela raunara tj.od operativnememorije i procesora, tako da to dodatno komplikuje komunikaciju izmedju ureaja.Prenos podataka izmedju centralne i periferijske jedinice raunara obavlja se podkontrolom ulazno-izlaznog podsistema.Ulazno-izlazni podsistem se sastoji od kanala, kontrolera, periferijskih procesora.Ulogaulazno-izlaznog podsistema je: prilagoavanje podataka, dekodiranje adrese, dekodiranjekomandi, vremensko voenje, upravljanje, prihvatanje (buffering) i prilagodjavanje. Takose vri sinhronizacija prenosa podataka, a dekodiranjem adrese vrsi se izbor periferijskejedinice.Dekodiranjem komande vri se izbor naina obrade podataka i to obrade pod kontrolomulazno-izlaznog podsistema.

Sve aktivnosti raunara zahtevaju vremensko voenje (timing) i skup odgovarajuihupravljakih signala. Jedan deo ovog posla poveren je ulazno-izlaznom podsistemu saciljem rastereenja procesora. Prenos podataka izmeu raunara i periferijske jedinicemoe biti: programirani ulazno-izlazni prenos podataka, prekidni ulazno-izlazni prenospodataka, direktan pristup memoriji.Programirani ulazno-izlazni prenos podataka obavlja se pod kontrolom programa i toprograma koji se upravo izvodi, obrauje pa je taj prenos pod kontrolom centralnogprocesora.


28/33

Kod prekidnog ulazno-izlaznog prenosa podataka periferijska jedinica zahteva da seizvri prekidanje trenutnog aktivnog programa i da se obavi prenos podataka. U obaprethodna sluaja prenos podataka obavlja se uz uee centralnog procesora. Na tajnain u znatnoj meri usporava se rad centralnog procesora.Mogue je realizovati prenos podataka bez centralnog procesora uz pomoc direktnog

pristupa memoriji, kad memorija adrese i upravljaki signal regeneriu ve

specijalizovani hardverski deo nazvan DMA kontroler (direct memory acces)

Programirani ulazno-izlazni prenos podataka obavlja se pomocu ulazno-izlaznih naredbi.Postoje dva tipa ulazno-izlaznog prenosa podataka a to su: bezuslovni i uslovni ulazno-izlazni prenos podataka.

Bezuslovni izmeu raunara i periferijske jedinice, vrlo se retko upotrebljava, koristi sesamo za periferijske jedinice ije je vreme odziva stalno.Periferijska jedinica mora biti uvek spremna za komunikaciju. Zbog jednostavnosti idirektnosti ovaj nain prenosa postavlja minimum zahteva za programe.

Neke programske instrukcije

Neke programske instrukcije

Input 4

Output 6

Ulaz 4

Izlaz 6

Algoritam bezuslovnog prenosa

U ovom programu instrukcija input 4 prouzrokuje prenos podataka od periferijskejedinice br.4 ka centralnom raunaru, a instrukcija output 6 prenos podataka kaperiferijskoj jedinici 6.Kao sto vidimo prenos podataka se obavlja bez prethodnog ispitivanja statusa perifernejedinice, to znai da se podrazumeva da je ona spremna za prenos.

Kod uslovnog programiranog ulazno-izlaznog prenosa ispituje se status periferijskejedinice. Ako periferijska jedinica nije spremna za prenos podataka tok podataka zatvarase u petlju i nastavlja sa ispitivanjem statusa periferijske jedinice. Kad ona postanespremna za prenos izvrava se ulazno-izlazna operacija. S obzirom na injenicu da jeperiferijska jedinica znatno sporija od centralnog procesora metoda uslovnog prenosa nijeefikasna jer ima kao posledicu veliko rasipanje vremena procesora, zbog ekanja naspremnost periferijske jedinice i ekanja da ona obavi prenos.


29/33

Da li je periferiska jedinica

spremna za prenos

DA

Prenos podataka

NE

Prekidni ulazno izlazni prenos podataka

Prekidni ulazno-izlazni prenos podataka je mogu

kod multiprogramskog sistema.Oniimaju u operativnoj memoriji u isto vreme instrukcije nekoliko programa. Dok nekiprogram eka da se zavri ulazno-izlazna operacija centralni procesor izvrava instrukcijedrugog programa. Rezultat takvog rada je vea efikasnost raunarskog sistema.Ulazno-izlazni podsistem ima mogunost poluatonomnom funkcionisanju. Ulazno-izlaznipodsistem malo komunicira sa procesorom. Prekidni ulazno-izlazni prenos podatakaobavlja se u koracima:1. Periferijska jedinica generie zahtev za prekid trenutno aktivnog programa iobavetava centralni procesor da eli da izvri prenos podataka.2. Centralni procesor po zavretku tekue instrukcije programa prekida izvravanjetekueg programa.3. Izvrava se prenos podataka4. Nastavlja se sa izvravanjem prekinutog programa.Postoji itav niz problema koji su reeni da bi funkcionisao prekidni ulazno-izlazniprenos podataka.1. Centralni procesor mora da prepozna periferijski ureaj koji je traio prekid.2. Centralni procesor mora da zna ta da radi ako istovremeno dou dva ili vie zahtevaza prekid.3. Centralni procesor mora da zna da obnovi stanje registra prekinutog programa i danastavi njegovo izvravanje.Prednost prekidnog ulazno-izlaznog prenosa je u brzom odgovoru jer se periferijskajedinica opsluuje u vrlo kratkom vremenu nakon generisanja zahteva. Zbog togaprekidni ulazno-izlazni prenos podataka se upotrebljava u sistemu sa odzivom u realnomvremenu. Nedostatak prekidnog ulazno-izlaznog prenosa je u tome to zahteva dodatneureaje u sluaju vie nivovskih zahteva za prekid. Pri svakom odsluenju zahtevacentralni procesor gubi vreme u dodatnom pohranjivanju stanja tekuih programa.Nedostatak prekida je to se prenos podataka obavlja pod nadzorom centralnog procesora.


30/33

DIREKTNI PRISTUP MEMORIJI

Direktan pristup memoriji omoguava prenos podataka izmeu periferne jedinice imemorije raunara bez kontrole od strane centralnog procesora. Kordinaciju svihaktivnosti u toku prenosa vrsi DMA kontroler. Direktan pristup memoriji koristi se za

prenos velike koliine podataka . DMA kontroler poseduje sopstvene logi

ke mree isopstvene registre. Od karakteristika logikih mrea i registara zavisi brzina prenosa

podataka. U principu to je brz prenos velikih koliina podataka i to posebnim kanalomdirektno u memoriju raunara. Neki raunari naroito mikro raunari nemaju mogunostizdvajanja posebnih kanala za DMA prenos. U tom sluaju za prenos podataka se koristimagistrala koju koristi i procesor. Na taj nain DMA kontrole konkurie procesoru zaraunarske resurse (prenosni putevi i operativne memorije). U slucaju konfliktnihsituacija kada i DMA i procesor zahtevaju iste resurse istovremeno prioritet se daje DMAkontroleru iz razloga to on po pravili zahteva manji broj obraanja operativnoj memorijiod procesora.Da bi se ostvario direktan pristup memoriji DMA kontroler mora obavljati sledee

funkcije:1. Upravljati adresnom magistralom u vreme DMA prenosa2. Upravljati magistralom podataka ili DMA kontrolera3. Odrediti adrese lokacija u memoriji.4. Odrediti adresu periferijske jedinice.5. Odrediti smer prenosa.6. Brojati prenete podatke.7. Vriti kontrolu ispravnosti prenosa.

Kod savremenih raunarskih sistema DMA kontroler prerasta u poseban procesor kojinazivamo ulazno-izlazni procesor. esto se takvi nazivaju ulazno-izlazni kanali. Razvojvelikog broja periferijskih jedinica kao i tehnoloko usavravanje procesora i operacionihmemorija dovela su do potrebe decentralizovanog upravljanja. Decentralizovanoupravljanje ostvareno je razvojem procesora posebne namene. Njihovim korienjemostvaruje se vea efikasnost raunarskog sistema.Ulazno-izlazni procesori su najeekorieni procesori posebne namene. Izbor funkcije koje treba da obavljaju ulazno-izlazniprocesori u velikoj meri zavise od karakteristika raunarskog sistema. U minimalnojvarijanti ulazno-izlazni procesor treba da obavlja funkcije DMA kontrolera. Tendencije uraunarskoj tehnici su takve da ulazno-izlazni procesori u fizikom i logikom smislu


31/33

prerastaju u samostalne procesore sa sopstvenim logikim mreama, sopstvenommemorijom i sopstvenom softverskom podrkom. Takvi ulazno-izlazni procesori moguda obavljaju sledee funkcije:1. Definisanje oblasi memorije2. Lanac podataka

3. Izostavljanje podataka4. Lanac operacija5. Prekidanje ulazno-izlaznih operacija1. Definisanje oblasti memorije koja se koristi prilikom izvrsavanja ulazni-izlaznihoperacija podrazumeva odreivanje posebne adrese i veliine oblasti.Veliina oblasti sezadaje standardnim jedinicama (bit, bajt, itd). Na osnovu poetne adrese i veliine oblastiformira se upravljaka re kanala. Pri izvravanju ulazno-izlaznih operacija ulaznoizlazni procesor formira adrese uzastopnih memorijskih lokacija poevi od one zadate uupravljakoj rei. Poredei broj podataka koji su proli kroz kanal sa brojem datihupravljakih rei ulazni-izlazni procesor vri proveru da li je dostignuta granica oblastimemorije. Time se spreava da se u memoriji pregaze sadraji registra namenjen drugim

poslovima.2. est je sluaj da u operativnoj memoriji raunara na raspolaganju novom ulazno-izlaznom procesoru stoji vise manjih lokacija. Te manje lokacije su na razliitim mestimau memoriji pa je potrebno izvriti njihovo funkcionalno povezivanje. Da bi se obezbedilodovoljno prostora za novi ulazno-izlazni prenos podataka formira se lanac podataka tj.niz upravljakih rei u kojima se upisuje jedna oblast memorije (poetna adresa i veliinaoblasti), i lokacija sledee oblasti.3. Prilikom izvravanja operacije ulaza neki podaci se ne upisuju u operativnu memoriju.Cilj izvravanja ovakve operacije bez intervencije procesora u upravljakoj rei kojuformira ulazno-izlazni procesor upisuje se indikator koji obavetava o potrebiizostavljanja podatka.4. Lanac operacijaRaunarski sistem moe da bude projektovan tako da izvravanje svake nove ulazno-izlazne operacije zahteva intervenciju procesora. Kod velikih raunarskih sistema ulazno-izlazni procesori poseduju znatno vei stepen autonomnosti. Moni raunari mogu daobave lanac operacija bez posredstva procesora. Lanac operacija ostvaruje seformiranjem niza od nekoliko upravljakih rei od kojih svaka definie ulazno-izlaznuoperaciju.5. Ulazno izlazni procesori obavetavaju procesor o razlicitim fazama izvravanja ulazno-izlaznih operacija.Ulazno-izlazni procesori formiraju signale prekida, oni mogu biti1. programsko upravljaki2. signali prekida koji obavetavaju procesor o zavrsetku ulazno-izlazne operacije.Programsko upravljaki signali prekida planiraju se programom. Mogu se pojaviti u bilokojoj fazi izvravanja ulazno-izlazne operacije. Pojava signala programsko upravljakogprekida oznaava da su neke odreene faze ulazno-izlazne operacije zavrene i da postojimogunost aktiviranja programa za obradu prenesenih i upisanih podataka u operativnumemoriju.Signali prekida koji obavetavaju procesor o zavretku ulazno-izlazne operacije mogubiti:1. Obavetavaju procesor o normalnom zavretku operacije.


32/33

2. Da obaveste procesor da je doslo do nekih greaka i, ili prekida ulazno-izlazneoperacije.U sluaju normalnog zavretka ulazno-izlazne operacije nastavlja se izvravanjeprograma u operativnoj memoriji tj. programa pod ijom kontrolom se vri prenospodataka.

U sluaju greke i, ili prekida, izvravanje ulazno-izlazne operacije naj

ee se ponavlja.Izvravanje ulazno-izlazne operacije i, ili obavetava operater i programer o grekama.

Postoje dva tipa ulazno-izlaznih procesora.1. Multipleksni2. SelektorskiMultipleksni ulazno-izlazni procesori omoguavaju opsluivanje nekoliko periferijskihjedinica koje se nalaze u paralelnom radu.Svaka periferijska jedinica nalazi se u neposrednoj vezi sa ulazno izlaznim procesorom urelativno kratkom vremenskim periodu. Periferijske jedinice se sukcesivno obrauju toznai jedna za drugom od strane ulazno izlaznog procesora. Svrha je prenos podatakaizmeu periferijske jedinice i memorije. Ukoliko je vie periferijskih jedinica spremno da

stupi u kontakt sa ulazno izlaznim procesorom, ulazno izlazni procesor odabira jednu odnjih sa unapred utvrenim prioritetom. Ostale periferijske jedinice ekaju da dodju na redza opsluivanje. Selektorski ulazno izlazni procesor namenjen je za opsluivanje jedneperiferijske jedinice.

TAMPACI

tampai slue za prikazivanje obrade na papiru. Dele se prema konstrukciji i principurada na: 1.Elektromehanike, 2. Fiziko-hemijske.Elektromehaniki upisuju znake na papir mehanikum udarom ekia.Fiziko-hemijski tampai upisuju znake na papir na osnovu elektrohemijskih ilifotoelektrinih reakcija.Kod velikih raunara tampai nisu pod direktnom kontrolom centralne jedinice.Kontrolu nad radom raunara ostvaruje operativni sistem i periferijski procesor odnosnoulazno izlazni procesor.

LINIJSKI TAMPACI

Linijski tampai sa doboem ili trakom sadre dobo ili traku sa ugraviranim znacima,red ekia, traku za formiranje otiska (ribon). Izmeu doboa i ekia nalazi se papir.Linijski tampa tampa red po red, i postie velike brzinie tampanja. Papir je esto savodilicama sa strane.U toku tampanja moe se stopirati, nastaviti, ponoviti od poetka iliod bilo koje pozicije, moe se preskoiti proizvoljan broj strana itd.

SERIJSKI TAMPACI

Serijski tampac tampa znak po znak i sluzi za tampanje manjeg broja kratkih izvetaja.Postie manje brzine tampanja od linijskog tampaa. Jedna vrsta serisjkog tampaa jematriki tampa. esto se koristi za personalne raunare. Znak se formira u vidu takice.Takica se dobija udarom igle iz pokretne glave tampaa. Igla se naziva Pin.


33/33

Pa se po broju igala menjaju i tampai od 9-pinskog do 24-oinskog. Ove tampaeodlikuje pouzdanost u radu i niska cena pa se koriste za tampanje velike koliinepodataka gde kvalitet tampe nije bitan. U serijske tampae spadaju i tampai salepezom koji imaju znake ugravirane na obodu jednog kotura.Glavna mana mu jenemogunost tampanja neeg to nije predvieno na lepezi.

TEHNICKI TAMPAI

Tehniki tampa spada u grupu fiziko hemijskih tampaa jer sadri glavu saotpornicima koji greju termoosetljivi papir.Tehniki tampai zahtevaju skupitermoosetljivi papir i ne mogu istovremeno da tampaju vie kopija.

LASERSKI TAMPAI

Laserski tampai su najbri tampai i obezbeuju najvei kvalitet, jer tampaju celustranu ili deo strane.

tampai sa prskalicama (ink jet) imaju dve bo

ice tonere pa kombinacijom tonera sedobijaju solidni izgledi tampanog dokumenta. Karakterie ih niska cena tampaa ali

visoka cena jednog tampanog dokumenta.

PLOTERI

Ploteri su izlazni ureaji koji proizvode sliku ili crte na papiru, foliji, fotopapiru. Folijamoe biti plastina ili metalna. Ploteri su veoma precizni. Postoje razliite vrste plotera:Horizontalni za crtanje na pojedinim listovima, ploteri sa mastilima razliitih boja, saizlazom na mikro film itd.

ULAZNO IZLAZNI UREAJI

Ulazno izlazni ureaji mogu biti: terminal, modem, zvuna kartica.Terminal je slian personalnom raunaru, sadrzi memoriju, tastaturu i kuite ali nemaprocesor pa koristi procesor velikog raunara.Modem slui za povezivanje raunara na veu udaljenost. Moe biti internet i tada je tohardverska kartica u raunaru ili eksterni kada je to zaseban ureaj. Najvanija osobinamodema je brzina prenosa podataka i izraava se brojem bita/s. Podaci se prenose saraunara na komunikacijsku liniju i obrnuto. Dananji personalni raunari uglavnom radesa modemima ija je brzina 56000 bita/s. Kada su veliki raunari u pitanju koriste semodemi sa veim brzinama prenosa jer je koliina podataka vea. Modem sadri A/D iD/A konvertere jer mogu obezbediti prenos podataka na daljinu u oba smera.Zvune kartice takoe sadre A/D i D/A konvertere jer omoguavaju pretvaranje signalasa mikrofona u signalni zapis na raunaru i pretvaranje zapisa sa raunara u prirodnisignal na zvunicima. Na taj nain se stvara mogunost upravljanja raunarom putemgovora.

Documents

osnovi informacione tehnologije