Upload
doanhanh
View
225
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
TEMATSKA CJELINATEMATSKA CJELINA
OSNOVE RAČUNARSKOG HARDVERA
3.3.3.
2
Ciljevi nastavne jediniceCiljevi nastavne jedinice
1. Na koji se način u računaru memorišu i obrađuju podaci -informacije
2. Osnovna struktura i organizacija računara
3. Funkcije i međusobna interakcija glavnih komponenti računara
4. Vrste memorija i memorijskih uređaja
3
OSNOVNE FUNKCIJE RAOSNOVNE FUNKCIJE RAČČUNARAUNARA
Prihvatanje ulazaPrihvat podataka iz vanjskog svijeta
Obrada (procesiranje) podatakaObavljanje aritmetičkih ili logičkih operacija (donošenje odluka)
nad podacima
Formiranje izlazaDobijanje informacija i slanje informacija u spoljnji svijet
Memorisanje informacijaSlanje i skladištenje informacija u memoriju računara
4
OSNOVNE KOMPONENTE RAOSNOVNE KOMPONENTE RAČČUNARAUNARA
Ulazni uređaji Tastatura (keyboard)
Miš (mouse)
Skener (flatbed scanner)
Čitač bar kodova
Mikrofon
5
OSNOVNE KOMPONENTE RAOSNOVNE KOMPONENTE RAČČUNARAUNARA
Izlazni uređaji Monitor ili video displej
Štampač
Ploter
Zvučnici
6
OSNOVNE KOMPONENTE RAOSNOVNE KOMPONENTE RAČČUNARAUNARA
Centralna jedinica za obradu Procesor
Matična ploča
Primarna memorija
Napojna jedinica
Dodatne namjenske kartice
7
OSNOVNE KOMPONENTE RAOSNOVNE KOMPONENTE RAČČUNARAUNARA
Memorije i memorijski uređaji Primarna memorija
Memorija sa slučajnim pristupom RAM(Random Access Memory)
Sekundarna memorija Memorijski uređaji koji služe za dugotrajno
skladištenje podataka– Tvrdi diskovi HD (Hard Disk)
– CD i DVD jedinice
– Diskete, ZIP diskovi
– Magnetne trake
8
RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER
Računarski hardver(computer hardware) svi fizički (opipljivi) dijelovi računara
Hardver se mnogo rjeđe mijenja nego softver
Mogućnosti računara u najvećoj mjeri zavise od hardvera i njegovog kvaliteta (performanse)
9
RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER
10
PREDSTAVLJANJE PODATAKA U PREDSTAVLJANJE PODATAKA U RARAČČUNARUUNARU
Informacija Obrađeni podaci koji daju novo značenje
Informacija je bilo šta što može biti predmet komuniciranja
Informacije se pojavljuju u mnogim oblicima Riječi, brojevi, slike
Audio, video, animacije
11
BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM
Računarske informacije su digitalne
Bit ili binarna cifra Najmanja jedinica informacija
Može da ima samo dvije vrijednosti 1 ili 0
Može da predstavlja brojeve, kodove ili naredbe
Bajt skup od 8 bita
12
BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM
Korištenjem dva simbola (0 i 1) mogu biti predstavljeni svi brojevi i nad njima se mogu obavljati proizvoljne aritmetičke operacije Bilo koji broj može se posmatrati kao komponente svojih
pozicionih vrijednosti od kojih je svaka stepen broja dva
Dekadni broj 19 predstavlja se binarno kao 00010011
13
BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM
Brojevi zapisani s bitovima
Binarni brojni sistemSvi brojevi su predstavljeni preko
kombinacija samo dvije binarne cifre
Decimalni brojevi se mogu konvertovati u binarne i obratno
Obrada binarnih brojeva je potpuno skrivena od korisnika računara
14
ASCII kôd Najčešće korišten kôd
American Standard Code for Information Interchange
Jednoznačno kodira 256 znakova
Unicode Kodna šema koja podržava 65.000
jedinstvenih karaktera (znakova)
KODIRANJEKODIRANJE
15
BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM
Instrukcije programa su u binarnom zapisu Sačuvani programi se smještaju kao skupine bitova
Programske instrukcije su prezentirane u binarnoj notaciji kao odgovarajući kodovi instrukcija
16
BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM
Osnovni nedostatak kod binarnog predstavljanja brojeva je predugačak zapis broja
U računarskim sistemima najčešće se koristi heksadecimalni brojni sistem
Heksadecimalni brojni sistem raspolaže sa 16 cifara: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
Primjeri: 0100 0001 b = 41 h
1010 0111 b = A7 h
17
HEXBINDEC
F111115
E111014
D110113
C110012
B101111
A101010
910019
810008
701117
601106
501015
401004
300113
200102
100011
000000
BROJNI SISTEMIBROJNI SISTEMI
Osnova za preračunavanje
18
BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM
Obilježavanje: Bit b
Bajt B
Bajt
Kilobajt (kB)
Megabajt (MB)
Gigabajt (GB)
Terabajt (TB)
Petabajt (PB)
= 8 b
= 1024 B = 210 B
= 1024 kB = 210 kB
= 1024 MB = 210 MB
= 1024 GB = 210 GB
= 1024 TB = 210 TB
19
MATIMATIČČNA PLONA PLOČČA RAA RAČČUNARAUNARA
Sistemska ili matična ploča (motherboard)
Povezuje komponente i omogućava komunikaciju između pojedinih dijelova računara
Od matične ploče zavisi: Performansa
Tip procesora kojeg podržava (AMD, Intel)
Integrirane komponente Kontroler za zvuk, grafiku, LAN čip, USB priključak, floppy disk
kontroler
20
MATIMATIČČNA PLONA PLOČČA RAA RAČČUNARAUNARA
Dijagram savremene matične ploče
22
CPUCPU
Centralna jedinica za obradu CPU (Central Processing Unit)
CPU (mikroprocesor, µP ) Poluprovodnički čip
Interpretira i izvršava programske instrukcije
Nadgleda aritmetičke i logičke operacije nad podacima
Broj tranzistora u jednom čipu se udvostručava svakih 18 mjeseci
23
CPUCPU
Komunicira sa svim ostalim dijelovima računara indirektno preko memorijeBIU Bus Interface Unit
Izvršavanje instrukcijaEU Execution Unit ALU Arithmetic Logic Unit
Kompleksan skup elekronskih kola(sastoji se od stotina miliona tranzistora i dioda)
24
CPUCPU
25
REGISTRIREGISTRI
Registri opšte namjene privremeno čuvanje rezultata
IP (Instruction Pointer) registar sadrži adresu sljedeće instrukcije koju BIU treba da prenese iz memorije u procesor
PSW (Processor Status Word) registar koji služi da zapamti nekoliko važnih osobina posljednjeg rezultata dobijenog iz ALU-a i određene postavke procesora
26
CPUCPU
Koraci koje obavlja CPU
Prihvat (fetch) naredbi iz RAM-a
Dekodiranje naredbe
Čitanje podataka iz RAM-a (ako se zahtijeva u naredbi)
Izvršenje naredbe
Upis rezultata obrade (u MEM ili periferijsku jedinicu)
27
CPUCPU
Pipelining Prije nego što procesor završi s obradom prve instrukcije,
započinje se obrada naredne instrukcije
Omogućeno povećanje brzine obrade instrukcija
Standardna karakteristika procesora
28
CPUCPU
KompatibilnostSoftver nije neminovno kompatibilan sa svakim CPU-om
Softver napisan za PowerPC familiju procesora ugrađenih u Macintosh računare ne radi na Intelovim procesorima
Softver napisan za Linux ne radi pod Windows OS
Oba sistema rade na PC-ovima s Intelovim mikroprocesorima
CPU-ovi u okviru iste familije su po pravilu kompatibilni s prethodnim verzijama
Noviji procesori mogu da izvršavaju sve instrukcije koje se izvršavaju i na starijim modelima
29
CPUCPU
Proizvođači Intel
Pentium, Celeron, Xeon, Itanium
AMD Serija Athlon
Motorola MC68xxx, PowerPC (za Macintosh)
30
PERFORMANSE CPUPERFORMANSE CPU--aa
Aplikacije zahtijevaju brže mašine u cilju postizanja zadovoljavajućih rezultata
Ukupne performanse računara su određene sa: Brzinom takta (clock speed) procesora
Izražava se gigahercima
1GHz = milijarda taktnih ciklusa u sekundi
Arhitekturom i dužinom riječi procesora Radne stanice i serveri koriste 64-bitne procesore
Većina PC-ova koristi 32-bitne procesore
Neki ugrađeni računari te računari posebne namjene koriste jošuvijek 8-bitne i 16-bitne procesore
31
PERFORMANSE CPUPERFORMANSE CPU--aa
MIPS MIPS (milion instrukcija u sekundi)
Ukupan broj instrukcija koje se mogu obaviti u jedinici vremena
Nije toliko od interesa računari obavljaju različite poslove
Megaflopsi Milioni operacija s pokretnom decimalnom tačkom koje
procesor može da izvrši za jednu sekundu
32
RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER
Performanse
Tehnike za povećanje računarske moći su: Paralelno procesiranje
Server klasteri
33
RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER
BIOS (Basic Input/Output System) osnovni set instrukcija za pokretanje računara
Memorijski slotovi prihvat RAM memorije, obično ih ima više
PCI (Peripheral Component Interconnect) slotovi: (ISA, EISA) konektori za zvučne, TV, mrežne, grafičke kartice, itd.
AGP (Accelerated Graphics Port) port: konektor isključivo namijenjen za grafičke kartice, karakterizira ga veća brzina od PCI-a
34
RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER
IDE (Integrated Drive Electronics) konektori služe za spajanje PATA hard diskova, optičkih uređaja (DVD/CD-ROM/RW) obično postoje dva konektora
SATA (Serial Advanced Technology Attachment) konektori ova tehnologija je nešto novijeg datuma nego PATA, služi za konektovanje SATA hard diskovai ima bolje performanse
USB (Universal Serial Bus) priključci služi za priključivanje spoljnih uređaja (printera, memorijskih stikova, itd.) najnoviji standard je USB 2.0
Legacy konektori prevaziđeni konektori (serijski i paralelni), podrška starim uređajima, sve manje se koriste, odlikuje ih mala brzina
35
RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER
Konektori za periferije konektori za miš i tastaturu su također veoma stari i nisu se previše mijenjali. Danas se sve više proizvode za USB standard
CMOS baterija pamti osnovne postavke i sadrži u sebi sistemski sat
Integrisani dijelovi većina ploča danas ima već ugrađene audio (zvučne), mrežne, pa i grafičke čipove
Naponski konektor preko njega matična ploča dobija napon (od AC/DC konvertora), te ga raspodjeljuje ostalim dijelovima na matičnoj ploči
36
MAGISTRALE, PORTOVI I PERIFERIJEMAGISTRALE, PORTOVI I PERIFERIJE
Na matičnoj ploči računara informacije se prenose između pojedinih računarskih komponenti preko skupa veza koji se zove sistemska magistrala (system bus) ili samo bus
37
DATA BUSDATA BUS
ADDRESS BUSADDRESS BUS
CONTROL BUSCONTROL BUS
CPUCPUPRIMARPRIMARNANA
MEMORIJAMEMORIJA
ULAZNI
UREĐAJI
IZLAZNI
UREĐAJI
SEKUNDARNA
MEMORIJA
RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER
38
MAGISTRALE, PORTOVI I PERIFERIJEMAGISTRALE, PORTOVI I PERIFERIJE
Magistrale Tipično imaju 32 ili 64 veze
Povezuju memorijske jedinice
Povezuju proširive slotove
Povezuju spoljašnje magistrale i portove
Slotovi i portovi Olakšavaju jednostavno povezivanje
spoljašnjih uređaja (periferne jedinice)
39
MEMORIJAMEMORIJA
RAM - Random Access Memory Dinamička – zahtijeva osvježavanje sadržaja
tokom rada
Statička – zahtijeva stalno napajanje
ROM - Read Only Memory PROM: Sadržaj se može upisati jedanput
EPROM: Može se brisati ultraljubičastom svjetlošću
EEPROM: Može se brisati električno
Flash: Dozvoljava višestruki upis
40
MEMORIJAMEMORIJA
RAM memorija – memorija sa slučajnim pristupom Poluprovodničke komponente
Koristi se za privremeno memorisanje programskih instrukcija i podataka
Jedinstvene adrese, podaci se mogu smjestiti na bilo koju lokaciju
Brz pristup (čitanje i upisivanje)
Informacije ne ostaju memorisane kada se isključi napajanje
41
MEMORIJAMEMORIJA
ROM memorija Podaci se memorišu permanentno Po pravilu se u ovu memoriju upisuju startup
instrukcije i drugi permanentni podaci
Flash memorije Koriste se u telefonima, pejdžerima, prenosivim
računarima, PDA uređajima, itd. Moguć je višestruki upis Sadržaj se čuva i u odsustvu napajanja
42
HIJERARHIJA KOD MEMORIJAHIJERARHIJA KOD MEMORIJAB
rzin
a
Kap
acite
t
Sekundarna memorija
RAM
Cache
CPUregistri
43
MEMORIJAMEMORIJA
CPU registri Privremene lokacije za međurezultate i tekuće instrukcije
Cache memorija L1 – interno u procesoru L2 - Brza memorija između CPU-a i RAM-a, za podatke koje
CPU često traži ~ 1MB
RAM Read/write memorija za prihvat podataka i instrukcija programa
koji se izvršava ~ 256, 512, 1024, 2048 MB
Sekundarna memorija Masovna memorija s podacima i programima ~ 200 GB Dio ove memorije može da se koristi za virtualnu memoriju
44
PRISTUP MEMORIJI I PERIFERIJAMAPRISTUP MEMORIJI I PERIFERIJAMA
Poliranje Mehanizam prekida - omogućava efikasniji rad računara
s periferijama Eksterni Interni
Direktan pristup memoriji DMA (Direct Memory Access) predstavlja direktan transfer podataka između periferije i memorije bez posredovanja procesora u tom transferu
45
NAPAJANJE RANAPAJANJE RAČČUNARAUNARA
Konverzija AC u DC napajanje Mrežni napon od 220 V pretvara
se u 3,3 V, 5 V i 12 V
Ima sopstveno hlađenje Glavna karakteristika napojne
jedinice je njena snaga Snaga napojne jedinice se
izražava u vatima (W)
46
NOTEBOOK RANOTEBOOK RAČČUNARIUNARI
Režim hibernacije Trajanje baterije – važna karakteristika Autonomni rad – od 1 do 8 sati
Režim hibernacije (hibernation mode) U cilju smanjenja utroška energije i produženja vremena između
dva punjenja Kada se računar duže ne koristi a ostao je uključen, svi aktivni
podaci iz RAM-a se pohranjuju na tvrdi disk, a računar je praktično isključen
47
PLUG & PLAYPLUG & PLAY
Uključivanje ili isključivanje (memorija, čipova, dodatnih pločica, flash memorija, uređaja, itd.) mijenja konfiguraciju računara
Plug and Play tehnologija – nije potrebno posebno podešavanje i setovanje
Po prvi put viđeno na Apple Macintosh računarima Kod starijih računara ovakve akcije su zahtijevale
izmjenu switcheva ili jumpera
48
RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER
Perspektive Nova laserska tehnologija nazvana EUVL (Extreme Ultraviolet
Lithography) drastično će povećati performanse i smanjiti dimenzije čipova
Superprovodnici koji provode elektricitet bez zagrijavanja će povećati brzinu računara za dva reda veličine
U optičkim računarima signali se prenose svjetlošću, a ne električnim impulsima
49
ZAKLJUZAKLJUČČAKAK
Računari manipuliraju sekvencama bitova binarnim reprezentima informacija
CPU izvršava programske instrukcije koje su također kodirane kao nizovi bitova, obavljajući računske i logičke operacije kojima se ulazni podaci transformiraju u izlazne podatke
Svi CPU-ovi nisu međusobno kompatibilni
50
ZAKLJUZAKLJUČČAKAK
CPU koristi: RAM memoriju kao privremenu memoriju za instrukcije i
podatke ROM memoriju, sadrži nepromjenljive informacije koje služe kao
referentni materijal za CPU u toku izvršavanja programskih instrukcija
CPU, radna memorija, kontroleri, generatori taktova, itd., nalaze se na matičnoj ploči i povezani su odgovarajućim sabirnicama
KRAJKRAJ
TEMATSKE CJELINE
3.3.3.