UVOD - vpsle.edu.rs · kolo (1903), elektronska vakumska cev (1906), flip-flop (1919), televizija (1927), ekran sa katodnom cevi (1928), prvi 16-bitni sabiraĉ sa vakumskim cevima

1

UVOD

Od davnina ljudi su stalno iskazivali potrebu za smanjivanjem svog

fiziĉkog i umnog rada koristeći odreĊena pomagala, alate i mašine. U poĉetku

su korišćena prosta oruĊa napravljena sa ciljem da se olakša iskljuĉivo fiziĉki

rad. Kasnije, sa razvojem nauke i tehnike i pronalaskom specijalizovanih

ureĊaja i mašina, stvorili su se uslovi da se rastereti i ĉovekov umni rad.

Poslednjih sedamdeset godina intenzivno se koriste razne vrste specijalnih

elektronskih mašina koje nazivamo raĉunari (kao što su PC raĉunari, mini

raĉunari, super raĉunari, industrijski raĉunari, namenski raĉunari, analogni

raĉunari, digitalni raĉunari, notebook raĉunari i sl.) u gotovo svim oblastima

ljudskog interesovanja.

Prvi raĉunari su se pojavili kao odgovor na ĉovekovu teţnju da se proces

raĉunanja pojednostavi, ubrza i uĉini taĉnijim. MeĊutim, danas se raĉunari ne

koriste samo za ovu namenu, već i za rešavanje širokog spektra sloţenih

nauĉno-tehniĉkih problema (projektovanje i upravljanje procesima u

industriji, saobraćaju, komunikacijama i sl.), u ekonomiji (za potrebe

menadţmenta, knjigovodstva, bankarstva, ...), u umetnosti i izdavaštvu

(procesiranje i prelom teksta, crtanje, slikanje, sintezu, obradu i reprodukciju

audio i video materijala), kao i u svakodnevnom ţivotu (korišćenje kućnih

ureĊaja poput radija i televizije i sl.). Zahvaljujući raĉunarima, ĉovek je danas

u stanju da odvoji više vremena za potrebe postavljanja i rešavanja

fundamentalnih problema, prepuštajući raĉunaru rešavanje konkretnih

zadataka vezanih za ove probleme.

Potreba za uspostavljanjem i odrţavanjem veza izmeĊu ljudi, raznih

organizacija, preduzeća i sl. predstavlja još jedan segment ljudskog

interesovanja gde su raĉunari zauzeli lidersko mesto. Upotrebom raĉunara,

današnja era mobilne telefonije i Interneta podigla je nivo kvaliteta u

komunikacijama omogućivši brzu i jednostavnu komunikaciju izmeĊu ljudi,

razmenu dokumenata i elektronske pošte, pretragu podataka, elektronsko

bankarstvo i trgovinu, oglašavanje i reklamiranje i mnoštvo drugih javnih i

privatnih servisa.

2 Uvod

Paralelno sa razvojem raĉunara i njihovih hardverskih komponenti,

razvijane su i softverske komponente pomoću kojih je bilo moguće jedan isti

raĉunar koristiti za obavljanje razliĉitih zadataka. Osim toga, stalnim

usavršavanjem hardvera i softvera raĉunara omogućeno je da se više razliĉitih

procesa moţe istovremeno izvršavati na jednom raĉunaru.

Razvoj raĉunarske tehnologije ne bi bio moguć bez zaĉetka i razvoja

odreĊenih nauĉnih oblasti kao što su na primer raĉunarsko inţenjerstvo

(computer engineering), nauka o raĉunarima (computer sciences) i raĉunarske

tehnologije (computer technology). Raĉunarsko inţenjerstvo se bavi

projektovanjem i proizvodnjom fiziĉkih komponenti raĉunara, nauka o

raĉunarima se bavi teorijskim aspektima arhitekture raĉunara i raĉunarskog

softvera, dok se raĉunarske tehnologije bave praktiĉnom primenom

raĉunara.

Primena sve savremenijih tehniĉkih sredstava, a posebno elektronskih

raĉunara za automatsku obradu podataka uslovila je razvoj još jedne nauĉne

discipline koja se naziva informatika. Koren reĉi informatike potiĉe od

francuskih reĉi information i automatique, što u prevodu znaĉi automatska

obrada podataka. Informatika je dakle nauka koja prouĉava teorijske osnove

informacija, njihovu obradu i implementaciju uz pomoć raĉunara. Budući da

je nastanak i razvoj informatike tesno povezan za primenu raĉunara,

informatika se moţe definisati i kao nauĉna disciplina koja istraţuje sastav,

funkcionisanje, oblikovanje i prenos informacija uz pomoć raĉunara.

3

I OSNOVE RAĈUNARSTVA I

INFORMATIKE

I-1 ISTORIJSKI RAZVOJ SREDSTAVA ZA RAĈUNANJE

Da bi se došlo do današnjih raĉunara, moralo je da proĊe više od hiljadu

godina. Na tom putu pojavilo se mnogo ljudi, koji su, samostalno ili u manjim

grupama, radili na razvoju sredstava i mašina za raĉunanje. Taj put je bio

trnovit jer razvoj mnogih ideja i koncepata na kojima su zasnovani današnji

raĉunari nije mogao da bude realizovan pošto tehnologija tog vremena to nije

omogućavala.

U razvoju sredstava za raĉunanje i raĉunara moţemo izdvojiti sledeća

ĉetiri perioda: premehaniĉki, mehaniĉki, elektromehaniĉki i elektronski

period. U nastavku će biti opisani samo glavni dogaĊaji koji su uticali na

razvoj raĉunarstva u ovim periodima.

I-1.1 PREMEHANIĈKI PERIOD

Premehaniĉki period (od 30. veka p.n.e. do sredine 15. veka n.e.)

odlikuje pronalazak razliĉitih sistema i tehnologija za pisanje i brojanje, kao i

pojavu prvih naprava za raĉunanje i pamćenje rezultata.

Oko 3000. godine pre nove ere u Mesopotamiji je ustanovljen prvi

sistem za pisanje, tzv. klinasto pismo. Feniĉani su oko 2000 godine p.n.e.

formirali prvi alfabet koji je definisao simbole koji su odgovarali

pojedinaĉnim slogovima i suglasnicima. Grci su prihvatili ovaj alfabet i dodali

mu samoglasnike, dok su Rimljani dali slovima latinska imena i tako formirali

alfabet koji se i danas koristi. Egipćani su, oko 2600. godine p.n.e. otkrili

mogućnost pisanja na posebno pripremljenim listovima biljke papirus. Oko

100. g.n.e. u Kini je pronaĊena tehnologija za proizvodnju papira koja se,

neznatno modifikovana, koristi i danas. U ovom periodu javljaju se i prve

biblioteke sa knjigama.

4 Informatika i raĉunarske komunikacije

Razvoj brojĉanih sistema omogućio je zapis brojeva i raĉunanje. Najpre

su razvijeni nepozicioni brojni sistemi, kao što su egipatski i rimski, a potom i

pozicioni brojni sistemi, kao što su devetocifreni (pronašli su ga Indusi

izmeĊu 100. g.n.e. i 200. g.n.e.) i desetocifreni (otkrili su ga Arapi oko 875.

g.n.e.)

Sl. 1.1. Abakus

Raĉunanje je za ĉoveka postalo vaţno kada je poĉela da se razvija

trgovina. Prva ĉovekova pomagala za raĉunanje bili su prsti na rukama,

kamenĉići i drvca. Drevni narodi su za pamćenje brojeva koristili kanap sa

ĉvorovima, tzv. kipu. Kipu se sastojao iz glavnog horizontalnog uţeta, a na

njega su se vešala pomoćna vertikalna (viseća) uţad. Na visećim uţadima

pravili su se ĉvorovi na jednakim rastojanjima. Oblik ĉvora je predstavljao

cifru, dok je rastojanje od glavnog uţeta predstavljalo vrednost cifre.

U prve naprave za raĉunanje koje je pronašao ĉovek ubraja se abakus

(sl. 1.1). Abakus je naziv za grupu sliĉnih pomagala u raĉunanju, koje liĉe na

današnje raĉunaljke. To je naprava koja ima pokretne delove, ali se ne ubraja

u mašine jer pokretni delovi nisu meĊusobno povezani a sve operacije izvodi

sam korisnik. Abakus je saĉinjen od kuglica nanizanih na ţice. Svaka ţica

daje odgovarajuću teţinu svojim kuglicama i na taj naĉin oponaša poziciju

cifre u broju. U literaturi se za mesto i vreme nastanka abakusa pominju

razliĉiti podaci (npr. Kina 4000 g.p.n.e., Vavilon 3000 g.p.n.e., i Egipat i Kina

500 g.p.n.e.)). Abakus se danas još uvek koristi kao sredstvo za raĉunanje u

nekim istoĉnim zemljama. Mnoţenje i deljenje pomoću abakusa izvodi se

mnogo teţe nego sabiranje i oduzimanje. Tek krajem 16. veka, uvoĊenjem

logaritma od strane škotskog matematiĉara Dţona Nepera, pomoću koga se

operacije mnoţenja i deljenja mogu svesti na sabiranje i oduzimanje, bilo je

moguće i jednostavno upotrebiti abakus za mnoţenje i deljenje.

I Osnove raĉunarstva i informatike 5

I-1.2 MEHANIĈKI PERIOD

Mehaniĉki period (od sredine 15. veka do sredine 19. veka)

okarakterisan je razliĉitim mehaniĉkim pronalascima koji su imali za cilj da

olakšaju i ubrzaju raĉunanje. U ovom periodu pronaĊena je štamparska presa

sa pokretnim slogovima od metala od strane Johana Gutenberga (1450. god.) i

time udareni temelji budućem izdavaštvu. Veliko otkriće u ovom periodu

predstavlja i pomenuti pronalazak logaritama od strane Dţona Nepera, kao i

decimalne taĉke u zapisima brojeva. Isti istraţivaĉ i nauĉnik je konstruisao i

razliĉita sredstva za raĉunanje od kojih je najpoznatiji kalkulator u obliku

šahovske table. 1622. godine Viljam Outred pronašao je logaritmar (šiber)

pomoću koga su se aritmetiĉke operacije izvodile pomeranjem lenjira.

Otac prve raĉunske mašine koja je mogla da sabira i oduzima unete

brojeve smatra se Blez Paskal. On je 1643. god. izumeo mašinu koje je

obavljala, sabiranje i oduzimanje brojeva i automatski prenos izmeĊu dekada.

Mehanizam mašine zasnivao se na zupĉanicima sliĉnim današnjim

brojĉanicima na automobilu. Dalje, 1671 nemaĉki nauĉnik Gotfrid Vilhelm

fon Lajbnic izumeo je raĉunsku mašinu, koja je napravljena tek 1694. Ova

mašina je mnoţila brojeve koristeći tehniku uzastopnog sabiranja. Paskalova i

Lajbnicova mašina nisu doţivele komercijalnu upotrebu zbog svoje sloţenosti

i niskog tehnološkog razvoja onog vremena.

Mnogo godina kasnije, 1820. Ĉarls Havijer Tomas napravio je prvi

komercijalni mehaniĉki kalkulator koji je mogao da obavlja sve ĉetiri

aritmetiĉke operacije. Ovaj kalkulator je više puta modifikovan i krajem 19.

veka bio je u stanju da skladišti i po potrebi pristupa meĊurezultatima

izraĉunavanja, kao i da štampa konaĉne rezultate.

Ĉarls Babidţ je 1812. godine projektovao prvu automatsku mehaniĉku

raĉunarsku mašinu (sl. 1.2), nazvanu diferencna mašina, koja je mogla

samostalno da radi i izvršava odreĊene matematiĉke funkcije. Demonstracioni

model ove mašine je napravljen 1822. godine, ali se ubrzo od ovog projekta

odustalo u korist nove ideje koja je nazvana analitiĉka mašina. Ova mašina je

trebalo da bude prvi automatski mehaniĉki digitalni raĉunar opšte namene koji

bi bio programski potpuno kontrolisan. Iako analitiĉka mašina nije

komercijalno realizovana, ona se u logiĉkim komponentama gotovo podudara

sa današnjim raĉunarima. Ona poseduje: memoriju, aritmetiĉku jedinicu,

upravljaĉku jedinicu, ulazne i izlazne ureĊaje.


Sl. 1.2. Diferencna mašina

I-1.3 ELEKTROMEHANIĈKI PERIOD

Elektromehaniĉki period (od sredine 19. veka do ĉetrdesete godine 20.

veka) je karakteristiĉan po razvoju elektriĉnih komponenti i ureĊaja u

kombinaciji sa mehaniĉkim komponentama. Paralelno sa razvojem elektriĉnih

ureĊaja razvijala se i jedna posebna nauĉna oblast vezana za prenos podataka

na velikim rastojanjima koja je nazvana telekomunikacije. Prvi najznaĉajniji

pronalasci iz ovog perioda su: otkriće telegrafa (1830), zatim telefona (1876) i

radija (1894). Veliki dogaĊaj u ljudskoj istoriji desio se 1866. god. kada je

podmorskim telegrafskim kablom spojena Evropa i Amerika.

Uporedo sa razvojem telekomunikacija i telekomunikacione opreme, u

ovom periodu objavljeno je i više desetina radova iz oblasti matematiĉke

logike, kojom su udareni temelji modernom raĉunarstvu. Dţordţ Bul je

sredinom devetnaestog veka opisao sistem za simboliĉko i logiĉko

rasuĊivanje koji je kasnije postao osnova za projektovanje raĉunara. On je

tvorac tzv. matematiĉke logike i dela algebre koja nosi njegovo ime (Bulova

algebra).

Krajem 19. i poĉetkom 20. veka otpoĉela je masovnija proizvodnja

elektromehaniĉkih mašina za raĉunanje. Herman Holerit je 1884. god.

patentirao automatsku mašinu za tabeliranje i sortiranje (sl. 1.3) zasnovanu na

bušenim karticama. On je osnovao kompaniju za proizvodnju komercijalnih

mehaniĉkih raĉunskih mašina, koja je uz promenu imena danas poznata pod

nazivom „IBM“.


Sl. 1.3. Mašinu za tabeliranje Sl. 1.4. MARK I raĉunar

Najznaĉajniji elektromehaniĉki raĉunari iz ovog perioda su:

IBM 601 (1935. god.) - elektromehaniĉki raĉunar sa bušenim karticama

koji je mogao da obavlja mnoţenje brojeva za jednu sekundu.

Z1-4 - serija elektromehaniĉkih raĉunara koji su projektovani i

proizvedeni u Nemaĉkoj od 1934 do 1941. god. Serija Z4 je intenzivno

korišćena u razvoju nemaĉkih letećih bombi.

MARK I-III – serija elektromehaniĉkih raĉunara napravljena na

Harvardskom univerzitetu. Projekat raĉunara Mark I (sl. 1.4) je zapoĉet 1937

a završen 1944. god. Duţina ovog raĉunara je iznosila oko 17 metara a visina

oko 2,5 metra. Imao je 800 km ugraĊenih ţica, 750000 delova, oko 3 miliona

elektriĉnih spojeva. Aritmetiĉke operacije su obavljane u fiksnom zarezu

(sabiranje za 1/3 sekunde a mnoţenje za 1 sekundu).

I-1.4 ELEKTRONSKI PERIOD

Elektronski period (od ĉetrdesete godine 20. veka do danas) odlikuje

veliki broj pronalazaka iz oblasti elektronike kao što su: elektronsko logiĉko

kolo (1903), elektronska vakumska cev (1906), flip-flop (1919), televizija

(1927), ekran sa katodnom cevi (1928), prvi 16-bitni sabiraĉ sa vakumskim

cevima (1939) i dr.

Prvi elektronski digitalni raĉunar projektovali su Dţon Atanasov i

Kliford Beri na Univerzitetu Ajova 1939. godine. Raĉunar je nazvan ABC i

nikada nije završen.


Sl. 1.5. Raĉunar Eniac

U toku drugog svetskog rata na Univerzitetu Pensilvanija, projektovan je

i uspešno napravljen prvi elektronski raĉunar opšte namene pod nazivom

ENIAC (sl. 1.5). Projekat je zapoĉeo 1942. godine, a završen je 1945 godine.

Program koji se izvršavao u ovom raĉunaru skladištio se u centralnoj

memoriji, a programske instrukcije su se izvršavale oko 1000 puta brţe nego

na raĉunaru MARK I. ENIAC je programiran ukljuĉivanjem i iskljuĉivanjem

kablova i prekidaĉa, a bušene kartice su korišćene za ulaz i izlaz podataka.

Raĉunar se sastojao od 17000 elektronskih cevi, 70000 otpornika, 10000

kondenzatora i 6000 prekidaĉa i posedovao je 500000 lemljenih spojeva. U

poĉetku je bio korišćen u vojne svrhe za projektovanje atomskog i balistiĉkog

oruţja, a kasnije i za civilne namene.

Na Univerzitetu Pensilvanija 1944. godine pokrenut je još jedan projekat

pod nazivom EDVAC na kome je radio i Dţon fon Nojman. Ovaj istraţivaĉ je

ponudio novi raĉunarski koncept po kome se istovremeno u centralnoj

memoriji raĉunara skladište i podaci i programske instrukcije. Na taj naĉin se

program mogao menjati sa istom lakoćom i brzinom kao i podaci. Ovaj

koncept raĉunara zadrţan je do današnjih dana. EDVAC je bio prvi raĉunar

koji je koristio magnetne diskove.

Upotreba vakumskih cevi kao aktivnih komponenti u izradi elektronskih

raĉunara definiše prvu generaciju raĉunara. Za nastanak prve generacije

raĉunara uzima se poĉetak pedesetih godina 20. veka. Memorije koje su se

koristile za skladištenje programa i podataka u raĉunarima prve generacije su

magnetne trake i doboši.

Pronalaskom poluprovodniĉkih tranzistora od germanijuma (1947. god.)

i silicijuma (1954. god.) otpoĉela je nova era moderne elektronike i

raĉunarstva. U odnosu na elektronske cevi, tranzistori su znatno manjih


dimenzija, sa manjom potrošnjom elektriĉne energije i duţim ţivotnim

vekom. Ove karakteristike tranzistora obezbedile su im prednost nad

elektronskim cevima pri izradi kako jednostavnih ureĊaja tako i sloţenih

raĉunarskih sistema. Koristeći tranzistore kao aktivne komponente, od kraja

pedesetih do sredine šezdesetih godina dvadesetog veka, konstruisani su i

proizvedeni razliĉiti raĉunari druge generacije koji su se odlikovali većim

stepenom integracije poluprovodniĉkih komponenata, manjom dimenzijom i

potrošnjom elektriĉne energije kao i niţom cenom od raĉunara prve

generacije. U raĉunare druge generacije ugraĊivalo se je u proseku oko 10000

pojedinaĉnih tranzistora. Najveći uspeh u ovom periodu postigao je raĉunar

IBM 1401, koji je IBM-u obezbedio tadašnje lidersko mesto na trţištu

raĉunara.

Dalji razvoj elektronike išao je u pravcu još veće minijaturizacije

poluprovodniĉkih komponenti (otpornika, kondenzatora, dioda i tranzistora) i

proizvodnje digitalnih logiĉkih kola sa većom integracijom. Stalnim razvojem

tehnologije integrisanih kola rastao je broj digitalnih elektronskih kola po

jedinici površine. U tom smislu, tokom sedamdesetih godina dvadesetog veka

razvile su sledeće klase integrisanih kola:

SSI, sa malim stepenom integracije (logiĉka kola, 1964.),

MSI, sa srednjim stepenom integracije (registri, 1968.),

LSI, sa velikim stepenom integracije (memorije, centralni procesori,

1971)

VLSI, sa veoma velikim stepenom integracije (mikroprocesori, 1980.),

Primenom SSI, MSI i LSI tehnologija integrisanih kola projektovani su i

proizvedeni raĉunari treće generacije. Broj aktivnih komponenti ove

generacije raĉunara narastao je sa 10000 na više od pola miliona. Odlikuje ih

niţa cena, viša pouzdanost, manje dimenzije, manja potrošnja i veća brzina

rada u odnosu na raĉunare druge generacije. MeĊutim, u odnosu na naredne

generacije raĉunara, raĉunari treće generacije su priliĉno glomazni,

nemodularni, spori i imaju veliku potrošnju elektriĉne energije. Za potrebe

skladištenja programa i podataka, raĉunari treće generacije su umesto

magnetne trake koristili magnetni disk kao brţi i pouzdaniji medijum. Ovu

generaciju raĉunara (tzv. mainframe raĉunari) obeleţila je serija raĉunara

IBM 360.

Primenom VLSI tehnologije integrisanih kola projektovani su i

proizvedeni raĉunari ĉetvrte generacije. Zahvaljujući VLSI tehnologiji, po

prvi put u istoriji raĉunarstva, za potrebe projektovanja raĉunara korišćeni su

tzv. mikroprocesori, koji predstavljaju specijalizovane elektronske ĉipove sa

vrlo visokim stepenom integracije i velikim brojem razliĉitih funkcija koje

mogu da izvrše. Većina funkcija koje obavlja mikroprocesor realizovane su

softverski uz pomoć odgovarajućih programa smeštenih unutar memorije


mikroprocesora, dok je samo mali deo osnovnih funkcija implementiran

hardverski, pomoću odgovarajućih digitalnih elektronskih kola smeštenih

unutar mikroprocesora. U kombinaciji sa memorijom i ulazno-izlaznim

jedinicama mikroprocesori su definisali dve nove klase raĉunarskih sistema

koje nazivamo mini i mikroraĉunari (sl. 1.6).

Najĉešće korišćeni mikroraĉunari su tzv. PC raĉunari (raĉunari za liĉnu

upotrebu). Sredinom sedamdesetih godina 20. veka meĊu prvim PC

raĉunarima pojavili su se raĉunari Apple I i II kompanije Apple Computers.

Poĉetkom osamdesetih godina Apple Computers je na trţištu izbacila raĉunar

Lisa ĉiji se operativni sistem zasnivao na grafiĉkom okruţenju uz korišćenje

sistema menija, ikona i miša. Ovaj raĉunar nije imao tako veliki uspeh kao

njegovi sledbenici koji su iz Apple Computers izašli pod imenom Apple

Macintosh.

Sl 1.6. Mini i mikro raĉunari

Sl. 1.7. PC i notebook raĉunari Sl. 1.8. PDA raĉunar

Uvidevši uspeh raĉunara Apple II, kompanija IBM je takoĊe poĉela da

proizvodi raĉunare zasnovane na mikroprocesoru. Ona je 1981. godine razvila

sopstveni mikroraĉunar pod nazivom IBM PC. Ovaj tip raĉunara je ubrzo

postao standard za dalji razvoj mikroraĉunara pod nazivom IBM kompatibilni

PC raĉunari (sl. 1.7). U poslednjoj deceniji dvadesetog veka poĉeli su da se

proizvode mobilni raĉunari kao što su notebook (laptop) raĉunari (sl. 1.7) i

PDA ureĊaji (Personal digital assistant) (sl. 1.8.).


Paralelno sa razvojem hardverskih komponenti raĉunara, razvijale su se i

softverske komponente. Pronalaskom programskih jezika i operativnog

sistema raĉunara stvoreni su uslovi za jednostavnije i brţe projektovanje i

primenu raĉunarskih sistema koji rade u sloţenijim uslovima.

Razvojem raĉunara visokih performansi, kao i sve veća potreba za

decentralizovanim raĉunarskim sistemima, diktirali su prelazak sa

individualne obrade podataka na distribuiranu obradu. Distribuirana obrada je

zahtevala razvoj razliĉitih tipova raĉunarskih mreţa, a kao najĉešći model za

razmenu podataka korišćen je klijent-server model. Po osnovnoj definiciji,

serveri su specijalizovane raĉunarske mašine vrhunskih performansi, koje

klijentskim raĉunarima, pomoću odreĊenih servisa pruţaju unapred zadate

usluge. Zahvaljujući ovoj tehnologiji razvijena je globalna svetska raĉunarska

mreţa – Internet. Internet nije samo mreţa, već i skup servisa, usluga i zabava

koje se nude korisnicima.

U današnje vreme, upravljanje tehnološkim procesima i ureĊajima koji

se koriste u svakodnevnom ţivotu zahteva sve veću primenu digitalnih

raĉunara i specijalizovanog softvera. Svedoci smo naglog razvoja i primene

liĉnih i prenosivih raĉunarskih aparata i ureĊaja od mobilnih telefona, PDA

ureĊaja pa do laptop raĉunara. TakoĊe, raĉunari se primenjuju i kod sistema

za navigaciju, za procenu vremenske prognoze, kontrolu saobraćaja na

autoputevima i sl.

Kao odgovor na primenu raĉunarskih sistema u jako sloţenim uslovima

rada, kao i potreba za sve većom brzinom i preciznošću, razvijeni su

inteligentni raĉunarski sistemi koji predstavljaju poslednju, petu generaciju

raĉunara. Ova klasa raĉunara opremljena je posebnim softverskim

komponentama koje se zasnivaju na tzv. inteligentnim algoritama (neuronske

mreţe, fuzzy logika, genetiĉki algoritmi, ekspertski sistemi itd.). Inteligentni

algoritmi, na bazi podataka iz prošlosti i tekućeg stanja objekta ili procesa

donose odgovarajuće „inteligentne“ odlike o njegovom budućem ponašanju.

U današnje vreme, raĉunari se primenjuju za obavljanje mnogobrojnih

poslova, kao što su: obrada teksta, crtanje i obrada slika i video zapisa, obrada

zvuka, animacija, komunikacije, baze podataka, nauĉno-tehniĉki proraĉuni,

zabava, razonoda i sl.

I-2 PODELA RAĈUNARSKIH SISTEMA

Raĉunsko sredstvo predstavlja svako pomagalo izgraĊeno u cilju

obavljanja odreĊenih raĉunskih operacija. Ove operacije se mogu izvršavati

manuelno, poluautomatski i automatski. Primer manuelnog raĉunarskog

sredstva je npr. šiber a poluautomatskog stoni kalkulator. Raĉunska sredstava

koja automatski obavljaju svoje operacije nazivaju se raĉunari.


Prema upotrebljenoj tehnologiji i nameni raĉunari se dele na analogne i

digitalne raĉunare.

Sl. 1.9. Analogni raĉunar

Analogni raĉunari (sl. 1.9) su raĉunari koji izvode matematiĉke

operacije nad podacima datim u obliku kontinualnih elektriĉnih napona.

Pojavili su se u vreme razvoja prvih digitalnih raĉunara i poslednje dve

decenije su stavljeni van upotrebe, jer su ih zamenili digitalni raĉunari.

Analogni raĉunari su izgraĊeni od analognih elektronskih blokova koji

obavljaju specijalizovane matematiĉke operacije kao što su: sabiranje,

oduzimanje, mnoţenje, deljenje, inverziju i integraciju. Povezivanjem

pomenutih blokova na odgovarajući naĉin formira se analogni elektriĉni

simulacioni model nekog objekta ili procesa koji je opisan sistemom

diferencijalnih jednaĉina. Ova klasa raĉunara nije programabilna.

Digitalni raĉunari (ili kraće raĉunari) svoj rad zasnivaju na cifarskoj

aritmetici, tj. rade iskljuĉivo sa brojevima, pa se ĉesto nazivaju i cifarski

raĉunari. Ovi raĉunari su dobili ime digitalni zato što su realizovani pomoću

digitalnih elektronskih kola (ĉipova) i što aritmetiĉko-logiĉke operacije

obavljaju iskljuĉivo u binarnom brojnom sistemu nad ciframa 0 i 1.

Digitalni raĉunari su programabilni jer prihvataju, obraĊuju i

distribuiraju podatke na bazi odgovarajuće softverske podrške. Zahvaljujući

programabilnosti, jedan digitalni raĉunar moţe da se koristi za obavljanje više

razliĉitih poslova. Potrebno je samo da se instalira i pokrene program na

digitalnom raĉunaru koji rešava odgovarajući zadatak. Za rešavanje problema

pomoću digitalnih raĉunara, svaki problem mora da se rašĉlani na

elementarne korake, a zatim da se za svaki od tih koraka napiše odgovarajuća

instrukcija koju raĉunar moţe da razume. Postupak pisanja raĉunarskih

instrukcija naziva se programiranje. Skup instrukcija (naredbi) napisanih za

izvršenje neke obrade na raĉunaru naziva se program a ljudi koji pišu

programe nazivaju se programeri. Skup programa koji je instaliran na jednom

raĉunaru predstavlja softver raĉunara.


Pod hardverom raĉunara podrazumevamo sve njegove fiziĉke

komponente zajedno sa svim njegovim ulaznim i izlaznim ureĊajima.

Raĉunarski sistem podrazumeva jedinstvo njegovog hardvera i softvera i

obezbeĊuje veću efikasnost i brzinu u radu sa podacima, kvalitetniji i jeftiniji

rad, taĉnost, pouzdanost, pravovremenost i nesubjektivnost.

Sa stanovišta broja instrukcija koje raĉunar moţe da izvrši u jednom

trenutku vremena raĉunari se dele na serijske raĉunare, paralelne

(superraĉunare) i ultraraĉunare. Serijski raĉunari u jednom trenutku vremena

izvršavaju jednu programsku instrukciju nad samo jednim podatkom u

memoriji. Paralelni ili superraĉunari u jednom trenutku vremena mogu da

izvrše jednu programsku instrukciju nad više podataka u memoriji, dok

ultraraĉunari u jednom trenutku vremena mogu da izvrše više programskih

instrukcija nad više podataka u memoriji.

Pored nabrojanih podela, raĉunarski sistemi se mogu podeliti i prema

svojoj veliĉini. U odnosu na veliĉinu raĉunarski sistemi se dele na: mikro

raĉunarske sisteme, mini (srednje) raĉunarske sisteme i mainframe (velike)

raĉunarske sisteme.

Mikro raĉunarske sisteme (sl. 1.10) ĉini široka lepeza raĉunara

opremljenih za samostalan rad jednog ili više korisnika. U ovu grupu raĉunara

spadaju personalni raĉunari (PC raĉunari) i profesionalni mikro raĉunari. PC

raĉunari su namenjeni za liĉnu upotrebu krajnjih korisnika, dok su

profesionalni mikro raĉunari, kao pouzdaniji i kvalitetniji raĉunari,

specijalizovani za odreĊenu vrstu poslova. Prave se kao jednokorisniĉki

(klijent) ili višekorisniĉki (server) raĉunari i mogu da opsluţe desetak

korisnika u raĉunarskoj mreţi. Mikro raĉunarski sistem odrţava sam korisnik.

Mini (srednji) raĉunarski sistemi (sl. 1.11) poseduju veću procesorsku

moć i memoriju od mikroraĉunara. Namenjeni su specijalizovanim

korisnicima koji se sa njima povezuju ili terminalom (uobiĉajeno) ili

samostalnim PC raĉunarom (reĊe). Obiĉno su meĊusobno povezani u

raĉunarsku mreţu. Omogućavaju simultani rad više desetina korisnika i nude

podršku za rad sa bazama podataka i sl. Ne zahtevaju profesionalno osoblje za

upravljanje.

Mainframe (veliki) raĉunarski sistemi (sl. 1.12) su raĉunarski sistemi

sa jednim centralnim raĉunarom velike procesorske moći i memorijskog

kapaciteta, koji se smešta u posebnu prostoriju sa gotovo idealnim klimatskim

uslovima. Njima upravljaju profesionalno obuĉena lica. Centralnom raĉunaru

se pristula pomoću tzv. „glupih“ terminala male procesorske moći, koji su

opremljeni tastaturom i monitorom. Danas se mainframe raĉunarski sistemi

koriste za skladištenje i opsluţivanje ogromne koliĉine podataka, ili, kao

ekstremno moćni raĉunari (superraĉunari), u nauĉne ili neke druge svrhe.

Koncept razvoja današnjih moćnih raĉunarskih sistema nije usmeren ka

pojedinaĉnim centralizovanim i skupim mainframe raĉunarima, već se on


zasniva na decentralizaciji, tj. na umreţavanju većeg broja pojedinaĉnih

jeftinih mikro i mini raĉunara u odgovarajuće raĉunarske mreţe. Zahvaljujući

distribuiranoj obradi podataka, danas je moguće jedan sloţeni zadatak rešiti

pomoću više umreţenih mikro i/ili mini raĉunara proseĉnih procesorskih

sposobnosti.

Sl. 1.10. Mikro raĉunarski sistem

Sl. 1.11. Mini raĉunarski sistem Sl. 1.12. Mainframe raĉunarski sistem

I-3 STRUKTURA RAĈUNARSKOG SISTEMA

Arhitektura svih današnjih digitalnih raĉunara zasnivana je na fon

Nojmanovoj arhitekturi raĉunara. Prema ovoj arhitekturi, raĉunar se sastoji iz

sledećih osnovnih komponenti:

centralne procesorske jedinice (CPJ),

unutrašnje memorije,

spoljašnje memorije i

ulazno/izlaznih (U/I) jedinica.

Na sl 1.13 prikazane su meĊusobne veze izmeĊu ovih komponenti, pri

ĉemu je punim linijama prikazan tok podataka izmeĊu komponenti raĉunara a

isprekidanim linijama tok upravljaĉkih signala.

Ter

min

ali

CPJ Front End

procesor

HD

ureĊaji

Terminali

HD CPJ UreĊaj sa

magnetnom. trakom


CPJ se sastoji iz aritmetiĉko-logiĉke jedinice (ALJ) i upravljaĉke

jedinice (UJ).

ALJ se sastoji od registara i elektronskih kola projektovanih za

izvoĊenje osnovnih aritmetiĉkih (sabiranje, oduzimanje, mnoţenje i deljenje) i

logiĉkih operacija (i, ili, ne, ekskluzivno ili). U ALJ se odigrava celokupno

procesiranja podataka, pri ĉemu se podaci po potrebi pribavljaju iz unutrašnje

memorije ili se u nju upisuju nakon procesiranja.

Raĉunar obraĊuje podatke u CPJ tako što izvršava naredbe (instrukcije)

odgovarajućeg programa za obradu podataka unutar ALJ.

Pre poĉetka obrade podataka, iz spoljašnje memorije raĉunarskog

sistema, uĉitava se program za obradu podataka. Ĉesto se zajedno sa

programom uĉitavaju i podaci koje treba obraditi, mada se podaci mogu po

potrebi uĉitati i u toku rada samog programa. U fazi izvršavanja programa,

sinhrono sa taktom CPJ, iz unutrašnje memorije, uĉitava se po jedna

programska instrukcija sa potrebnim podacima u memorijski registar CPJ.

Uĉitana instrukcija, zajedno sa potrebnim podacima, izvršava se u ALJ

procesora. Kao rezultat završetka odreĊenog broja instrukcija, dobijaju se

podaci koji se dalje šalju u unutrašnju memoriju raĉunara radi skladištenja. Po

potrebi, podaci iz unutrašnje memorije mogu da se prebace i uskladište u

spoljašnju memoriju.

Sl. 1.13 Fon Nojmanova organizacija raĉunarske mašine

UJ koordinira radom celog raĉunarskog sistema. Ona kontroliše

izvršavanje programa tako što uzima instrukcije iz memorije, dekodira ih i

shodno datoj instrukciji upravlja akcijama drugih jedinica. TakoĊe, UJ

inicijalizuje operacije nad ulazno-izlaznim jedinicama kada se ţeli prijem ili

slanje podataka sa ulazno-izlaznih ureĊaja i/ili memorije.

CPJ

UJ

Unutrašnja

memorija

ALJ

Spoljašnja

memorija U/I

ureĊaji


Unutrašnja memorija sluţi za privremeno ĉuvanje programa i podataka

dok je raĉunar ukljuĉen. Ima veliku brzinu i direktno komunicira sa ALJ.

U/I su ureĊaji koji najĉešće sluţe za unos podataka u raĉunar, kao i za

njihovu prezentaciju.

Spoljašnja memorija sluţi za trajno skladištenje podataka i programa.

Ima veći kapacitet i manju brzinu od unutrašnje memorije.

Na kraju, daju se osnovne odlike fon Nojmanove arhitekture raĉunarskog

sistema:

Raĉunarski sistem poseduje samo jednu memoriju u kojoj se ĉuvaju i

podaci i instrukcije programa. IzmeĊu zapisa podataka i instrukcija ne postoje

razlike, tj. jedino od naĉina interpretacije zavisi koji sadrţaj će biti shvaćen

kao podatak a koji kao instrukcija.

Memorija raĉunara je adresibilna po lokacijama kojima se moţe

pristupiti bez obzira kakav im je sadrţaj.

Izvršavanje instrukcija se izvodi strogo sekvencijalno, sem ukoliko

drugaĉije nije eksplicitno naglašeno (npr. izvršavanjem instrukcije skoka se

moţe modifikovati redosled izvršavanja instrukcija).

I-4 PODACI I INFORMACIJE

Ĉesto se u javnosti ĉuje tvrĊenje da danas ţivimo u informacionom dobu

ili informacionom društvu. Time se ţeli reći da je informacija jedno od

najvaţnijih obeleţja današnjeg društva. Mnogi smatraju da napredak neke

zajednice bitno zavisi od raspoloţivih informacija i naĉinu rukovanja njima,

pa je stoga vaţno razumeti osnovne pojmove vezane za informacije. MeĊutim,

informacija je apstraktni pojam, pa se zato ona definiše indirektno pomoću

drugih pojmova kao što su podaci ili entropija.

Podatak je ĉinjenica koju smo spoznali opaţanjem, tj. registrovali

svojim ĉulima. Podaci se mogu opisati pomoću razliĉitih simbola odnosno

formi kao što su: slova, brojevi, specijalni znaci, slike, crteţi, zvuk i sliĉno, ili

njihove kombinacije (multimedija).

Na sl. 1.14 su prikazana tri podatka. Dva podatka prikazana su pomoću

crteţa, a jedan brojem. Prema usvojenom dogovoru, levom crteţu na slici

pripisuje se znaĉenje opasnost od radioaktivnosti, a crteţu desno svojstvo

materijala da se moţe reciklirati. Onog trenutka kada razumemo podatak (dat

npr. u obliku crteţa), on postaje informacija. MeĊutim, znaĉenje podatka

prikazanog brojem u sredini slike nije jasno; njegovo znaĉenje moglo bi biti

bilo šta. Na primer, mogla bi to biti cena neke robe u prodavnici, broj

posetioca na koncertu ili godina kada je Gutenberg pronašao štamparsku

mašinu. Sve dok broj nema znaĉenja nazivamo ga podatak. U trenutku kada


broju pripišemo neko znaĉenje, on postaje informacija. Dakle, informacija

predstavlja znaĉenje koje se pripisuje podacima.

Preciznija definicija informacije glasi: informacija je skup podataka

(ĉinjenica) tako obraĊenih i organizovanih da predstavljaju neko obaveštenje.

Prema tome, „1450“ je podatak, ali reĉenica „1450. je Gutenberg pronašao

štamparsku mašinu“ jeste informacija.

Podaci mogu, ali i ne moraju da sadrţe informacije. U realnom ţivotu,

cilj je generisati što manju koliĉinu podatka sa što većim informativnim

sadrţajem. Na taj naĉin se velika koliĉina informacija prenosi slanjem male

koliĉine podataka. Podaci koji ne sadrţe korisne informacije s pravom se

mogu u potpunosti odbaciti kao suvišni. Na primer, pri konverziji slike iz

jednog u drugi format, cilj je da veliĉina fajla slike bude što manja (teţi se

minimalnoj veliĉina podataka) sa što većim informativnim sadrţajem (idealno

bez gubitaka informacija).

Sl. 1.14 Podaci ili informacije?

Do informacija se ĉesto dolazi primenom odreĊenih statistiĉkih metoda

nad skupom prikupljenih podataka. U tom smislu se informacija moţe

rigorozno definisati i pomoću teorije verovatnoće, odnosno entropije. Ko što

je poznato, entropija je sila koja nastoji da svaki sistem iz stanja reda i

organizovanosti prevede u stanje nereda i haosa. Za razliku od entropije

informacija ima suprotno znaĉenje. Naime, na bazi pravovremene informacije

moguće je sistem iz stanja haosa prevesti u ţeljeno stanje primenom

odgovarajućih akcija.

Informaciju moramo prihvatiti kao validan i znaĉajan resurs poput

novca, sirovina, opreme i sl. Taĉna i blagovremena informacija postaje resurs

od izuzetne vaţnosti u postupku donošenja ispravnih odluka.

I-5 PREDSTAVLJANJE PODATAKA U RAĈUNARU

Elektronska kola od kojih je sagraĊen digitalni raĉunar mogu da se naĊu

u jednom od dva radna stanja: stanje ukljuĉeno, kada kroz kola protiĉe struja

(stanje oznaĉeno sa 1) i stanje iskljuĉeno, kada nema proticanja struje (stanje

oznaĉeno sa 0). Dakle, digitalni raĉunari mogu da operišu samo sa brojevima

saĉinjenim od cifara 0 i 1. Brojni sistem koji poseduje samo dve cifre naziva


se binarni brojni sistem. Zbog toga se podaci koji se unose, obraĊuju i

skladište u digitalnim raĉunarima predstavljaju iskljuĉivo binarnim

brojevima (digitalnim reĉima) sa unapred definisanom fiksnom duţinom.

Podaci se, zavisno od tipa podataka (slova, cifre, brojevi, specijalni

znaci, slike, muzika, programska instrukcija, …) koji se obraĊuju i skladište u

digitalnom raĉunaru, predstavljaju u razliĉitim digitalnim formatima.

Zajedniĉko za sve digitalne formate jeste da oni koriste pogodno generisane

binarne brojeve odreĊene duţine za predstavljanje podataka. Moţe se

slobodno reći da binarni brojevi u digitalnim raĉunarima predstavljaju na

jedinstven naĉin kodove realnih podataka. Postupak koji definiše konverziju

realnih podataka u odgovarajuće unapred definisane binarne zapise naziva se

kodiranje. Svaki realni podatak koji se unosi u raĉunar prethodno se binarno

kodira. Binarni kod (ili kraće kod) predstavlja niz nula i jedinica odreĊene

duţine koji u raĉunaru predstavlja neko slovo, cifru, broj, specijalni znak,

programsku instrukciju, deo slike, zvuka ili sl.

Binarni zapis je razumljiv raĉunarima, ali ne i ljudima. Zbog toga se

javlja potreba za dekodiranjem binarnih zapisa u zapise koje ljudi razumeju

(slova, cifre, brojevi, specijalni znaci, slike, muzika,…). Dekodiranje

predstavlja konverziju binarnih zapisa u podatke razumljive ĉoveku. To je

postupak suprotan kodiranju i sastavni je deo prezentacije podataka na nekom

od izlaznih ureĊaja.

Osnovni tipovi podataka koji se sreću u jednom raĉunarskom sistemu su:

brojevi (celi i realni) i znakovni karakteri. Svaki od ovih tipova podataka se

razliĉito predstavlja u raĉunaru. U nastavku se razmatraju mogući naĉini

predstavljanja brojeva, a potom i znakovnih karaktera u raĉunaru. Pre toga se

daju definicije neophodnih pojmova vezanih za organizaciju podataka, kao i

za meru koliĉine podataka.

I-5.1 OSNOVNE ORGANIZACIONE JEDINICE PODATAKA

Kao što smo rekli, podaci se u raĉunaru smeštaju pomoću binarnih

zapisa odreĊene duţine. Duţina binarnog zapisa varira u zavisnosti od tipa

podataka koji ona predstavlja. Da bi se iskazala duţina binarnog zapisa, uvode

se sledeće osnovne jedinice podataka: bit, bajt, polureĉ, reĉ i dvostruka reĉ.

Bit (bit) je najmanja jedinica podataka koja predstavlja pojedinaĉni zapis

nule ili jedinice. Broj razliĉitih zapisa od n bitova iznosi 2n. Na primer sa

ĉetiri bita moţe se napisati 42 16 razliĉitih zapisa.

Grupa od osam (23) bitova poreĊanih u binarnom zapisu naziva se bajt

(B). Sa jednim bajtom moţe ostvariti 82 256 razliĉitih zapisa. 31 8 2 B bita bita


Bajt predstavlja najmanju koliĉinu podataka u raĉunarskom sistemu koja

se moţe adresirati i kojoj se moţe pristupiti.

Veće jedinice podataka, koje su umnošci bajta, su: polureĉ, reĉ i

dvostruka reĉ. Njihove duţine u bitovima date su u sledećoj tabeli.

Osnovne jedinice podataka Duţina u bitovima

Bajt 8

Polureĉ 16

Reĉ 32

Dvostruka reĉ 64

Podaci po pravilu sadrţe veliki broj bajtova, pa se iskazuju pomoću

većih jedinica kao što su kB, MB, GB ili TB. Odnosi izmeĊu ovih jedinica

dati su sledećim vezama:

1 kB = 1024 B = 210

B

1 MB = 1024 kB = 210

kB = 220

B

1 GB = 1024 MB = 210

MB = 230

B

1 TB = 1024 GB = 210

GB = 240

B

I-5.2 PREDSTAVLJANJE BROJEVA U RAĈUNARU

Pošto se brojevi u raĉunaru predstavljaju u binarnom brojnom sistemu, a

krajnjem korisniku se prezentuju u dekadnom brojnom sistemu, potrebno je

znati kako se brojevi predstavljaju u ovim brojnim sistemima, i kako se vrši

konverzija broja iz jednog u drugi brojni sistem.

I-5.2.1 Pozicioni brojni sistemi

Neka je 0 1 1, , , ra a a konaĉan skup znakova koji sluţe kao cifre

nekog brojnog sistema sa osnovom r. Proizvoljan broj u ovom brojnom

sistemu predstavlja se kao niz konaĉne duţine nad skupom

1 2 1 0 1 2.n n mA a a a a a a a

Indeks koji je pridruţen nekoj cifri u prethodnom zapisu naziva se

pozicija cifre, a ponuĊeni oblik zapisa broja naziva se pozicioni zapis.


Simbol ”.“ u ovom zapisu predstavlja simbol za razdvajanje celobrojnog od

razlomljenog dela broja.

Za dekadni brojni sistem ( 10r , 0,1, ,9 ) pozicioni zapis se

moţe iskazati u obliku zbira odgovarajućih sabiraka na sledeći naĉin: 1 2 1 0 1 2

1 2 1 0 1 210 10 10 10 10 10 10n n m

n n mA a a a a a a a

Primer. Zapis broja u dekadni brojni sistem

2 1 0 1 2301.09 3 10 0 10 1 10 0 10 9 10

Sliĉno vaţi i za binarni zapis ( 2r , 0,1 )

1 2 1 0 1 2

1 2 1 0 1 22 2 2 2 2 2 2n n m

n n mA a a a a a a a

□

Primer. Zapis broja u binarni brojni sistem

2 1 0 1 2101.01 1 2 0 2 1 2 0 2 1 2

□

I-5.2.2 Konverzija realnog binarnog broja u dekadni broj

Konverzija realnog binarnog broja u dekadni broj dobija se sumiranjem

proizvoda binarnih cifara i njihovih teţinskih koeficijenata u dekadnom

brojnom sistemu. Ovaj postupak vaţi kako za celobrojni deo, tako i za

razlomljeni deo binarnog broja.

Primer. Odrediti dekadni broj za dati binarni broj 101.01

Rešenje. 2 1 0 1 2

2 10101.01 1 2 0 2 1 2 0 2 1 2 4 0 1 0 0.25 5.25

□

I-5.2.3 Konverzija realnog dekadnog broja u binarni broj

Konverzija realnog dekadnog broja u binarni broj vrši se tako što se

odvojeno konvertuju celobrojni i razlomljeni delovi broja i tako dobijeni

brojevi spoje decimalnom taĉkom.

Konverzija celobrojnog dekadnog broja u binarni broj


Konverzija celobrojnog dekadnog broja u binarni broj zasniva se na

metodi sukcesivnog deljenja sa brojem 2. Naime, dati dekadni broj se najpre

deli sa 2 i zapisuju se celobrojni koliĉnik i ostatak deljenja (0 ili 1). Dobijeni

celobrojni koliĉnik se dalje deli sa 2 i zapisuje se celobrojni koliĉnik i ostatak

deljenja. Postupak se ponavlja sve dok se za celobrojni koliĉnik ne dobije

vrednost 0. Cifre, koje predstavljaju ostatke deljenja, napisane u obrnutom

redosledu, predstavljaju binarni broj koji odgovara datom dekadnom broju.

Primer. Odrediti binarni broj za dati decimalni broj 353.

Rešenje. U sledećoj tabeli prikazan je proces konverzije celobrojnog

dekadnog broja 353 u binarni, pri ĉemu se nakon konverzije dobija

10 2353 101100001 .

A

celobrojn

i ostatak

B

celobrojni

koliĉnik

/ 2B A

C

ostatak deljenja

353 176 1

176 88 0

88 44 0

44 22 0

22 11 0

11 5 1

5 2 1

2 1 0

1 0 STOP 1

□

Konverzija razlomljenog dekadnog broja u binarni broj

Konverzija razlomljenog dekadnog broja u binarni broj vrši se metodom

sukcesivnih mnoţenja sa brojem 2. Naime, dati razlomljeni dekadni broj se

najpre pomnoţi sa 2 i dobijeni celobrojni deo proizvoda (0 ili 1) se zapisuje

odvojeno od razlomljenog dela. Dobijeni razlomljeni deo proizvoda se opet

mnoţi sa 2, pri ĉemu se ponovo celobrojni deo ovog proizvoda zapisuje

odvojeno od razlomljenog dela. Postupak se ponavlja sve dok se za proizvod

ne dobije 1. Dobijeni niz celobrojnih vrednosti (0 ili 1) tokom sukcesivnog

mnoţenja, predstavlja binarni broj koji odgovara datom dekadnom broju.

Primer. Odrediti binarni broj za dati decimalni broj 0.203125


Rešenje: U sledećoj tabeli prikazan je proces konverzije razlomljenog

dekadnog broja 0.203125 u binarni, pri ĉemu se nakon konverzije dobija

10 20.203125 0.001101 .

A

razlomljeni

deo

B

proizvod

( 2A )

C

celobrojna

vrednost

0.203125 0.40625 0

0.40625 0.8125 0

0.8125 1.625 1

0.625 1.25 1

0.25 0.5 0

0.5 1 STOP 1

□

Primer. Odrediti binarni broj za dati realni decimalni broj 353.203125

Rešenje: Koristeći se rezultatima poslednja dva primera ima se:

10 2353 101100001 , 10 20.203125 0.001101

pa je

10 2353.203125 101100001.001101

I-5.2.4 Predstavljanje celih brojeva u raĉunaru

Celi brojevi mogu biti neoznaĉeni (bez predznaka) i oznaĉeni (sa

predznakom).

Predstavljanje celih neoznaĉenih brojeva

Broj ĉiji zapis ne sadrţi znak naziva se neoznaĉen. Ceo neoznaĉeni broj

A se u memoriji raĉunara zapisuje kao binarna reĉ duţine n bitova:

2 1 2 1 0n nA a a a a , 0,1ia

na naĉin kako je to prikazano na sl. 1.25.


an-1 an-2 … a2 a1 a0

n-1 n-2 2 1 0

Sl. 1.25 Zapis celog broja

Za duţinu binarnih reĉi uzima se jedna od dve osnovne jedinica

podataka: reĉ (32 bita) ili dvostruka reĉ (64 bita). U prvom sluĉaju se celi

brojevi i njihova aritmetika iskazuje kroz tzv. obiĉnu preciznost, a u drugom

kroz dvostruku preciznost. Dakle, ukoliko se za rad sa celim brojevima koristi

obiĉna preciznost, onda se celi brojevi predstavljaju sa 4 bajta, a ukoliko se

koristi dvostruka preciznost, celi brojevi se predstavljaju sa 8 bajtova. Obiĉna

ili dvostruka preciznost celih neoznaĉenih brojeva bira se od strane

programera u toku pisanja programa pri deklarisanju celobrojnih neoznaĉenih

konstanti ili promenljivih.

Ako se niz od n uzastopnih binarnih cifara 1 2 1 0n na a a a

interpretira

kao neoznaĉeni ceo broj A, tada njegova dekadna vrednost iznosi 1

10 02

n i

iiA a

i nalazi se u opsegu

10 0; 2 1nA .

Primer. Odrediti opseg za cele neoznaĉene brojeve obiĉne i dvostruke

preciznosti u dekadnom brojnom sistemu.

Rešenje.

Obiĉna preciznost:

32 90; 2 0; 4.294.967.295 0; 4,295 10

Dvostruka preciznost:

64 190; 2 1 0; 18.446.744.073.709.551.615 0; 18,446 10

□

Dakle, celi neoznaĉeni brojevi obiĉne taĉnosti u memoriji raĉunara ne

mogu biti manji od 0 i veći od 4.294.967.295 u dekadnom brojnom sistemu.

U suprotnom, javlja se tzv. prekoraĉenje, koje automatski dovodi do greške u

radu programa. O prekoraĉenju brinu programeri koji unapred treba da

predvide opsege celih brojeva i, recimo, ukoliko se u izraĉunavanjima oĉekuju

celi brojevi veći od 4.294.967.295 , treba izabrati dvostruku taĉnost umesto

jednostruke.


Primer. Predstaviti binarni zapis neoznaĉenog celog broja 35 u obiĉnoj

preciznosti.

Rešenje.

10 232 00000000 00000000 00000000 00100011

□

Predstavljanje celih oznaĉenih brojeva

Celi oznaĉeni brojevi se u memoriji raĉunara zapisuju kao binarne reĉi

duţine n bitova: 1 2 1 0n na a a a

, 0,1ia , pri ĉemu se znak broja

predstavlja binarnom cifrom najveće teţine 1na , koju nazivamo MSB bit.

Ukoliko je 1 0na celi broj je pozitivan, dok je za

1 1na celi broj je

negativan.

Sliĉno kao kod neoznaĉenih celih brojeva, za duţinu binarnih reĉi koristi

se reĉ ili dvostruka reĉ. U prvom sluĉaju radi se o obiĉnoj taĉnosti, a u

drugom sluĉaju o dvostrukoj taĉnosti prikaza oznaĉenih celih brojeva.

Pri predstavljanju oznaĉenih celih brojeva vodi se raĉuna o podjednakoj

raspodeli pozitivnih i negativnih brojeva, jedinstvenom prikazu nule i

jednostavnoj implementaciju aritmetiĉkih operacija. U tom smislu

razlikujemo sledeća tri naĉina predstavljanja celih oznaĉenih brojeva u

memoriji raĉunara: pomoću znaka i apsolutne vrednosti, pomoću nepotpunog

komplementa i pomoću potpunog komplementa. Zajedniĉki imenitelj ova tri

prikaza je istovetna definicija znaka broja pomoću MSB bita 1na , a razlike se

ogledaju u razliĉitim definicijama ostalih bitova 2 1 0na a a

. Napomenimo da

se u memoriji raĉunara celi oznaĉeni brojevi najĉešće predstavljaju pomoću

potpunog komplementa.

Predstavljanje celih oznaĉenih brojeva pomoću znaka i apsolutne

vrednosti

Zapis oznaĉenog celog broja A u obliku „znak i apsolutna vrednost“

2 1 2 1 0

ZA

n nA a a a a

dobija se tako što se bit najveće teţine (MSB) rezerviše za znak broja dok

ostale cifre definišu apsolutnu vrednost broja. Za pozitivne brojeve MSB bit

iznosi 0 a za negativne brojeve 1.

Dekadna vrednost broja 2 1 2 1 0

ZA

n nA a a a a zapisanog u binarnom

sistemu u obliku „znak i apsolutna vrednost“ iznosi

1

2

10

0

1 2n

naZA i

i

i

A a



1 1

10 2 1; 2 1ZA n nA

Primer. Odrediti opseg celih oznaĉenih brojeva iskazanih pomoću znaka i

apsolutne vrednosti u dekadnom brojnom sistemu.

Rešenje.

Obiĉna preciznost:

32 1 32 12 1; 2 1 2147483647; 2147483647

Dvostruka preciznost:

64 1 64 1 18 182 1; 2 1 9,223372 10 ; 9,223372 10

□

Primer. Prikazati broj 5 pomoću znaka i apsolutne vrednosti u obiĉnoj

taĉnosti

Rešenje.

10 10 2 25 5 101 00000000 00000000 00000000 00000101

10 25 10000000 00000000 00000000 00000101

□

Napomena. Nedostatak prikaza celih oznaĉenih brojeva pomoću „znak i

apsolutna vrednost“ ogleda se mogućnosti dvostrukog prikaza 0. Naime, nula

se moţe prikazati na dva naĉina:

0 00000000

–0 10000000

□

Predstavljanje celih oznaĉenih brojeva pomoću nepotpunog

komplementa

Zapis oznaĉenog celog broja A u nepotpunom komplementu

1 2 1 0

NK

n nA a a a a

dobija se tako što se MSB bit 1na rezerviše za znak broja dok se ostali bitovi

2 1 0na a a definišu na sledeći naĉin.

Ako je broj A pozitivan, bitovi 2 1 0na a a predstavljaju binarni broj

koji odgovara broju A.

Ako je broj A negativan, bitovi 2 1 0na a a se dobijaju na sledeći

naĉin:

- odredi se binarni broj 2 1 0nb b b za broj A ,


- svaka cifra u 2 1 0nb bb

zameni se njenim komplementom do

najveće cifre brojnog sistema, tj. do 1

2 1 0 2 1 0n na a a b b b

Dekadna vrednost broja 1 2 1 0

NK


sistemu u nepotpunom komplementu iznosi 2

1

10 1

0

2 1 2n

NK n i

n i

i

A a a

i

nalazi se u opsegu 1 1

10 2 1; 2 1NK n nA .

Napomena. Nedostatak prikaza celih oznaĉenih brojeva pomoću nepotpunog

komplementa ogleda se u razliĉitim prikazima pozitivne i negativne nule. Na

primer, sa jednim bajtom, nula se moţe iskazati na sledeća dva razliĉita

naĉina:

0 00000000

–0 11111111

□

Nedostatak dvoznaĉnog prikaza nule otklanja se uvoĊenjem zapisa celih

oznaĉenih brojeva u potpunom komplementu pri ĉemu se nula tretira na

jedinstven naĉin kao 00000000.

Predstavljanje celih oznaĉenih brojeva pomoću potpunog komplementa

Zapis oznaĉenog celog broja u potpunom komplementu

1 2 1 0

PK

n nA a a a a dobija se tako što se MSB bit 1na rezerviše za znak

broja dok se ostali bitovi 2 1 0na a a definišu na sledeći naĉin.

Ako je broj A pozitivan, bitovi 2 1 0na a a predstavljaju binarni broj

koji odgovara broju A.

Ako je broj A negativan, bitovi 2 1 0na a a se dobijaju na sledeći

naĉin:

- odredi se binarni broj 2 1 0nb b b za broj A ,

- svaka cifra u 2 1 0nb b b zameni se njenim komplementom do 1

2 1 0nb b b

- komplement 2 1 0nb b b se uveća za 1

2 1 0 2 1 0 1n na a a b b b


Dekadna vrednost broja 1 2 1 0

PK


sistemu u potpunom komplementu iznosi 2

1

10 1

0

2 2n

PK n i

n i

i

A a a


1 1

10 2 ; 2 1PK n nA

Primer. Odrediti nepotpuni i potpuni komplement broja 43 u obiĉnoj

taĉnosti.

Rešenje.

Apsolutna vrednost broja:

10 10 243 43 00000000 00000000 00000000 00101011

Nepotpuni komplement broja:

10 243 11111111 11111111 11111111 11010100NK

Potpuni komplement broja:

10 2

2

43 11111111 11111111 11111111 11010100

1

___________________________________

11111111 11111111 11111111 11010101

NK

PK

□

Potpuni komplement ima više prednosti u odnosu na ostale zapise

brojeva. Pre svega on ima:

jedinstveni zapis nule i

operacija oduzimanja se svodi na sabiranje.

Dakle, koristeći potpuni komplement, oduzimanje dva broja svodi se na

prosto sabiranje umanjenika i potpunog komplementa umanjilaca pri ĉemu

treba odbaciti eventualni prenos cifre na poziciji MSB bita zbira, ukoliko do

njega doĊe.

Primer. Izraĉunati razliku 80 43 u binarnom brojnom sistemu.

Rešenje. Najpre se odrede binarne vrednosti brojeva 80 i 43. Razlika ovih

brojeva se zamenjuje zbirom umanjenika (80) i potpunog komplementa

umanjilaca ( 43 )


00000000 01010000 = 8010

+11111111 11010101pk

= -4310

1 00000000 00100101 = 3710

□

Na mestu MSB bita pojavljuje prenos pri sabiranju koji obavezno treba

odbaciti. Nakon toga, preostale cifre definišu konaĉni rezultat oduzimanja

brojeva.

00000000 00100101 = 3710

U ovom sluĉaju, vrednost MSB bita iznosi 0 što znaĉi da je razlika

brojeva 80 i 43 pozitivan broj.

Kod nepotpunog komplementa vaţi sliĉno pravilo pri oduzimanju, s tim

što treba na kraju sabiranja umanjenika i nepotpunog komplementa

umanjilaca dodati jedinicu i odbaciti eventualni prenos. Oduzimanje u

prezentaciji „znak-moduo“ nije tako jednostavno pa se ovaj tip predstavljanja

celih brojeva ne koristi u raĉunarskim sistemima.

I-5.2.5 Predstavljanje realnih brojeva

Realni brojevi se u memoriji raĉunara predstavljaju u obliku nepokretne

(fiksne) taĉke ili u obliku pokretne taĉke (floating point).

Predstavljanje realnih brojeva pomoću nepokretne (fiksne) taĉke

Brojevi sa fiksnom decimalnom taĉkom su realni brojevi sa decimalnom

taĉkom koja mora uvek da se nalazi na istom (fiksnom) mestu. Naime, za

celobrojni i razlomljeni deo broja rezerviše se konstantan broj binarnih mesta

(bitova): n bitova se koristi za prikaz celobrojnog dela sa znakom, a m bitova

za prikaz razlomljenog dela.

Na sledećoj slici prikazan je naĉin smeštanja realnih brojeva sa fiksnom

taĉkom u memoriji raĉunara. Znak broja, koji ima vrednost 1 za negativne

brojeve a vrednost 0 za pozitivne brojeve, oznaĉen je sa z, dok su celobrojni i

razlomljeni delovi oznaĉeni sa c, odnosno r. Decimalna taĉka se ne upisuje u

memoriju, već se njen poloţaj odreĊuje na osnovu vrednosti n i m.

z c r

n-1 n-2 … 0 -1 -2 ... -m

Sl. 1.26 Zapis realnog broja pomoću nepokretne taĉke


Broj cifara n ispred decimalne taĉke definiše opseg brojeva koji mogu

da se predstave pomoću nepokretne (fiksne) taĉke. Vrednost celobrojnog dela

se nalazi u opsegu

1 12 1, 2 1n nc

Broj cifara m iza decimalne taĉke definiše taĉnost sa kojom se prikazuju

brojevi. Vrednost razlomljenog dela se nalazi u opsegu

2 ; 1 2m mr

Minimalna vrednost razlomljenog dela, koja se naziva mašinska nula,

iznosi

min 2 mr

Brojeve iz opsega min min,r r raĉunar ne moţe da skladišti.

Na sl. 1.27 prikazan je opseg realnih brojeva sa nepokretnom taĉkom.

Najveća pozitivna i najmanja negativna vrednost ovih brojeva iznosi

1 1

max 2 1 1 2 2 2n m n mA

1 1 1

min 2 1 1 2 2 2 2 2n m n m n mA

dok su najmanja pozitivna i najveća negativna vrednost date sa

2 ma , 2 ma

Sl. 1.27 Opseg realnih brojeva sa nepokretnom taĉkom

Pri izboru formata broja sa fiksnom decimalnom taĉkom treba obezbediti

dovoljan broj bita n ispred decimalne taĉke za celobrojni deo sa znakom (zbog

većeg opsega) i dovoljan broj bita m iza decimalne taĉke za razlomljeni deo

(zbog veće taĉnosti). Kompromis izmeĊu taĉnosti i opsega broja unutar

programa odreĊuje programer. Za skladištenje realnih brojeva sa fiksnom

decimalnom taĉkom u memoriji raĉunara najĉešće se rezervišu jedna reĉ

( 32n m bita) ili dve reĉi ( 64n m bita).

Primer. Predstaviti broj -353.203125 kao broj sa fiksnom taĉkom pri

ĉemu je taĉnost odreĊena sa 8m bitova, a opseg sa 24n bita

( 32m n ).

Rešenje. Za dati broj ima se:

|-353.203125|10 = 0000000 00000001 01100001. 00110100 ZA

0 maxA minA a a


nepotpuni komplement

-353.20312510 = 11111111 11111110 10011110. 11001011NK

potpuni komplement

-353.20312510 = 11111111 11111110 10011110. 11001100 PK

1 1111111 11111110 10011110 11001100

□

Za ekstremno velike i male realne brojeve, predstavljanje ovih

brojeva pomoću nepokretne taĉke je nepraktiĉno. Tada se radije koristi tzv.

eksponencijalni zapis brojeva, koji se drugaĉije naziva i zapis sa pokretnom

taĉkom.

Predstavljanje realnih brojeva sa pokretnom taĉkom (floating point)

Realni brojevi sa pokretnom taĉkom su brojevi koji se najĉešće

pojavljuju u programima koji se izvršavaju u raĉunaru. Numeriĉke vrednosti

ovog tipa podataka predstavljaju se pomoću mantise (M), eksponenta (E) i

znaka (z). Mantisa predstavlja realan broj sa najĉešće nultim celobrojnim

delom (tzv. normalizovani zapis), a eksponent je celobrojna vrednost koja

predstavlja izloţilac osnove brojnog sistema ( 2r ). Vrednost broja A u

pokretnom zarezu iskazan preko predznaka z, mantise M i eksponenta E za

osnovu 2r iznosi

1 2z EA M

Normalizovani zapis mantise ispunjava uslov 1/ 1r M .

Primer. Dekadni broj -0.0203125 se moţe predstaviti u eksponencijalnom

zapisu na više naĉina. Na primer: 52031.25 10 , 40.00000203125 10 , 10.203125 10 itd. Samo poslednji zapis predstavlja normalizovani zapis

koji se iskljuĉivo koristi za prikazivanje brojeva u pokretnom zarezu jer je

njegova mantisa u dekadnom brojnom sistemu 0.203125M normalizovana

( 0.1 1M ).

□

Napomena. Kod nekih serija raĉunara, normalizovani zapis mantise definisan

je sa obavezno jednom cifrom razliĉitom od nule u celobrojnom delu mantise.

Na primer, za broj iz prethodnog primera, normalizovana mantisa bi umesto

0.203125M iznosila 2.03125M .

□

Realni brojevi sa pokretnom taĉkom se, za razliĉite serije raĉunara,

skladište u memoriji na razliĉite naĉine. Na sl. 1.28 i 1.29 prikazan je jedan od


naĉina skladištenja realnih brojeva sa pokretnom taĉkom obiĉne i dvostruke

taĉnosti. Bit najveće teţine z predstavlja bit znaka i ima vrednost 1 za

negativne brojeve, a vrednost 0 za pozitivne brojeve. Kod obiĉne taĉnosti, za

ĉuvanje numeriĉke vrednosti brojeva sa pokretnim zarezom koriste se 32 bita,

od ĉega se za eksponent koristi 7 a za mantisu 24 bita. Za ĉuvanje brojeva sa

pokretnim zarezom u dvostrukoj taĉnosti koriste se 64 bita, od ĉega 11 bita za

eksponent E i 52 bita za mantisu M.

z E M

31 30 … 25 24 23 … 1 0

Sl. 1.28 Zapis realnog broja pomoću pokretne taĉke obiĉne taĉnosti

z E M

63 62 … 53 52 51 … 1 0

Sl. 1.29 Zapis realnog broja pomoću pokretne taĉke dvostruke taĉnosti

Problem predznaka eksponenta razliĉito je rešen kod razliĉitih serija

raĉunara. Kod nekih serija raĉunara, za prikaz eksponenta koristi se potpuni

komplement. Na primer, u obiĉnoj taĉnosti, eksponent 1012 predstavlja se

kao 2 2 21001100 1110011 1110100ZA NK PK . Kod drugih serija raĉunara, za

prikaz eksponenta koristi se binarni kod više 64 ( 62 ) za obiĉnu taĉnost,

odnosno više 1024 ( 102 ) za dvostruku taĉnost. Vrednost broja A u

pokretnom zarezu iskazan preko predznaka z, mantise M i eksponenta E sa

više 64 ili 1024 iznosi

1 2 , 64,1024z E eA M e

U ovom sluĉaju, uvećavajući eksponent za 64, odnosno 1024, brojana

vrednost eksponenta se prevodi u iskljuĉivo pozitivnu vrednost i time se

eliminiše predznak eksponenta u daljim izraĉunavanjima. Nakon odreĊenih

izraĉunavanja, prava vrednost eksponenta se dobija umanjivanjem dobijenog

eksponenta za 64, odnosno 1024. Na primer, u obiĉnoj taĉnosti, eksponent

1012 predstavlja se kao 10 10 10 212 64 52 0110100 .

Na sl. 1.30 prikazan je opseg realnih brojeva sa pokretnom taĉkom.

Za obiĉnu taĉnost, najveća pozitivna i najmanja negativna vrednost ovih

brojeva iznosi


624 2 1 18

max min max1 2 2 9.22337 10 ,A A A ,

dok su najmanja pozitivna i najveća negativna vrednost date sa 624 2 24 64 88 272 2 2 2 2 3.23117 10 ,a a a

Za dvostruku taĉnost, najveća pozitivna i najmanja negativna vrednost

ovih brojeva iznosi

1052 2 1 307

max min max1 2 2 8.9885 10 ,A A A ,

dok su najmanja pozitivna i najveća negativna vrednost date sa 1052 2 52 1024 10762 2 2 2 2 ,a a a

Sl. 1.30 Opseg realnih brojeva sa pokretnom taĉkom

Primer. Prikazati realan dekadni broj iz prethodnog primera kao binarni broj

sa pokretnom taĉkom obiĉne taĉnosti. Eksponent prikazati u:

a) potpunom komplementu

b) kodu više 64.

Rešenje.

a) 10.203125 10A

10 20.203125 0.00110100 00000000 00000000M

10 2 2 21 1000001 1111110 1111111ZA NK PKE

Dakle, u obiĉnoj taĉnosti, dati broj se u memoriji raĉunara predstavlja na

sledeći naĉin

1 1111111 00110100 00000000 00000000

z E u PK M

b) 1 63 630.203125 10 0.203125 10A

10 20.203125 0.00110100 00000000 00000000M

10 263 0111111E

Broj se u memoriji raĉunara predstavlja na sledeći naĉin

0 maxA

minA a a


1 0111111 00110100 00000000 00000000

z E u kodu više 64 M

□

I-5.3 PREDSTAVLJANJE NENUMERIĈKIH PODATAKA

U osnovne nenumeriĉke podatke spadaju: slova, cifre (0 ... 9), znakovi

interpunkcije, matematiĉki znakovi, specijalni znakovi, kontrolni i grafiĉki

znaci.

Nenumeriĉki podaci se u raĉunaru zapisuju pomoću binarnih kodova pri

ĉemu se svaki karakter nenumeriĉkog skupa podataka kodira nizom binarnih

cifara duţine 7, 8 ili 16, a u zavisnosti od serije i proizvoĊaĉa raĉunara.

Razliĉiti proizvoĊaĉi raĉunarskih sistema koriste razliĉite kodova od

kojih su najpoznatiji:

ASCII (American National Standard Code for Information Interchange)

7-bitni kod kojim se kodira ukupno 128 karaktera. Skoro svi mikroraĉunari

koriste ovaj kod za prikaz slova i simbola. IBM-PC kompatibilni raĉunari

koriste 8-bitnu ASCII verziju koda.

EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) 8-bitni

kod kojim se kodira maksimalno 256 karaktera. Koriste ga samo IBM veliki

raĉunari i neki IBM kompatibilni raĉunari.

ISO-8 (International Organization for Standardization-8) 8-bitni kod

kojim se kodira maksimalno 256 karaktera. Prvih 127 pozicija poklapa se sa

ASCII kodom. Pozicije iznad 126 su popunjene razliĉitim kontrolnim i

grafiĉkim znacima.

IBM-PC 8-bitni kod kojim se kodira maksimalno 256 karaktera. Prvih

127 pozicija poklapa se sa ISO-8 kodom.

UNICODE (UNIversal enCODE) 16-bitni kod kojim se dozvoljava

kodiranje maksimalno 65536 karaktera.

Primer. U sledećoj tabeli prikazani su EBCDIC, ASCII i ISO-8 kodovi

odreĊenih karaktera


35

II HARDVER RAĈUNARSKOG

SISTEMA

Kao što je u uvodnom delu reĉeno, digitalni raĉunar je elektronski ureĊaj

namenjen za obavljanje razliĉitih raĉunskih i logiĉkih operacija. On

predstavlja osnovnu komponentu svakog raĉunarskog sistema koju nazivamo

hardver (HARDWARE).

Hardver je skup ureĊaja i raĉunarskih komponenti povezanih u

jedinstvenu cjelinu koji su neophodni za rad raĉunarskog sistema. To je

materijalni deo raĉunarskog sistema koga ĉine mehaniĉki, magnetni, elektriĉni

i elektronski ureĊaji i komponente.

Druga osnovna komponenta raĉunarskog sistema je softver

(SOFTWARE). Softver je nematerijalni deo raĉunarskog sistema i ĉine ga

programi koje raĉunar izvršava sa ciljem obavljanja neke operacije. To je

skup binarnih zapisa smeštenih na nekom od trajnih medijuma za skladištenje

podataka i „uĉitava“ se u raĉunar pomoću za tu svrhu specijalno

projektovanih ureĊaja i namenskog softvera. Moţe se slobodno reći da softver

predstavlja „pamet“ svakog raĉunarskog sistema.

U ovoj glavi dajemo prikaz većine hardverskih komponenti jednog

savremenog PC raĉunarskog sistema, koji je namenjen kako za liĉnu upotrebu

krajnjih korisnika, tako i za obavljanje sloţenih poslovnih zadataka.

Na sl. 2.1 prikazani su najvaţniji hardverski delovi i ureĊaji jednog PC

raĉunarskog sistema kao što su:

matiĉna ploĉa,

procesor,

unutrašnja memorija,

spoljašnja memorija,

ulazni ureĊaji,

izlazni ureĊaji i

ulazno/izlazni ureĊaji.


II-1 KUĆIŠTE RAĈUNARA

Kućište raĉunara sluţi kao šasija (nosaĉ) za mnogobrojne komponente

raĉunara izuzev eksternih ulazno-izlaznih ureĊaja. Postoje razliĉite vrste

kućišta: micro tower, mini tower, mid tower, tower i desktop (sl. 2.2).

Desktop kućište je kućište koje je poloţeno i na njemu se moţe postaviti

monitor raĉunara. Ovo kućište se danas sve reĊe koristi. Za kućne potrebe

obiĉno se koristi mini tower, dok se tower uglavnom koristi za servere i za

profesionalne raĉunare. U poslednje vreme sve ĉešće se koristi mid tower

kućište koje je nešto veće od mini tower-a.

Sa prednje strane kućišta (sl. 2.3) nalaze se otvori za flopy ureĊaj, CD ili

DVD ureĊaje i sl. Sa zadnje strane kućišta postoje prorezi za konektore i

portove koji sluţe za prikljuĉivanje raznih periferijskih (ulazno-izlaznih)

ureĊaja, kao i utiĉnica za napajanje. Unutar kućišta nalazi se blok za napajanje

Sl. 2.1. Hardverska struktura PC raĉunarskog sistema

SPOLJAŠNJE

MEMORIJE

disketa

hard disk

CD

DVD

magnetna traka

flash mem.

ULAZNO/

IZLAZNI

UREĐAJI

modem

zvuĉna kartica

grafiĉka kartica

mreţna kartica

CD drive

DVD drive

ULAZNI

UREĐAJI

tastatura

miš

skener

mikrofon

TV kartica

digitalna olovka

digitalna kamera

digitalni aparat

IZLAZNI

UREĐAJI

monitor

štampaĉ

ploter

zvuĉnici

Centralna procesorska

jedinica (CPJ)

ALJ (aritmetiĉko-

logiĉka jedinica)

UJ (upravljaĉka

jedinica)

Unutrašnja mem.

RAM-memorija

ROM-memorija

Keš memorija

MATIĈNA

PLOĈA

II Hardver raĉunarskog sistema 37

u kome se generišu potrebni jednosmerni naponi kojima se napajaju sve

elektronske komponente. Unutar kućišta nalaze se i ventilatori kojima se

rashlaĊuje njegova unutrašnjost.

Sl. 2.2. Kućišta raĉunara

Sl. 2.3. Delovi kućišta raĉunara

II-2 MATIĈNA PLOĈA

Matiĉna ploĉa je osnovna komponenta raĉunarskog sistema koja

objedinjuje sve ostale njegove vitalne elemente. To je elektronska štampana

ploĉa na kojoj se nalaze mnogobrojni ĉipovi koji kontrolišu rad raĉunara,

razne magistrale za prenos podataka, kao i konektori (slotovi) za povezivanje

raĉunara sa procesorom, memorijom, hard i flopi diskovima, grafiĉkom

mesto za ureĊaje

od 5.25”

mesto za

ureĊaje od 3.5”

ţice za zvuĉnik

i lampe

dodatni

ventilator kabal za

napajanje ureĊaja

utiĉnica kabla

za napajanje

konektori za

I/O ureĊaje

ureĊaj za napajanja

ventilator

mesto za konektore

iz adaptera

otvori za

ventilaciju


karticom i drugim karticama koje sluţe za povezivanje raĉunara sa

ulazno/izlaznim ureĊajima (sl. 2.4). Oblik, tip i funkcionalnost matiĉne ploĉe

odreĊuje koje će se vrste ostalih komponenti raĉunarskog sistema koristiti.

Zato je pri kupovini raĉunara vrlo vaţan pravilan izbor matiĉne ploĉe kako bi

ostale komponente dobro funkcionisale.

II-3 PROCESOR

Centralna procesorska jedinica (CPJ) ili kraće procesor je srce svakog

raĉunarskog sistema, njegov najvaţniji deo. On se ne isporuĉuje zajedno sa

matiĉnom ploĉom, već se na njoj nalaze konektori za njegovo prikljuĉenje (sl.

2.5). U toku rada procesor se zagreva pa se sa njegove gornje strane postavlja

hladnjak (kuler) sa dodatnim ventilatorom (sl. 2.6).

Sl. 2.5. Prednja i zadnja strana

procesora

Sl. 2.6. Hladnjak (cooler) procesora

Sl. 2.4. Matiĉna ploĉa raĉunara

Drugi ventilator

Konektori za memorijske

module

Konektori za druge

kartice

Prikljuĉci za

ulazno-izlazne

ureĊaje

Prikljuĉak za

procesor sa

hladnjakom i

ventilatorom


CPJ je zaduţen za obavljanje aritmetiĉko-logiĉkih operacija, pristup

memoriji i ulazno-izlaznim ureĊajima. On upravlja odreĊenim magistralama i

stara se o prekidima u sistemu. Procesor se sastoji iz upravljaĉke jedinice (UJ)

i aritmetiĉko logiĉke jedinice (ALJ) sa registrima u kojima se skladišti

programska instrukcija koja se tekuće izvršava u procesoru kao i podaci koje

zahteva ova instrukcija.

Aritmetiĉko-logiĉka jedinica (sl. 1.13) sluţi za izvršavanje svih

logiĉkih i aritmetiĉkih operacija u raĉunaru. U osnovne aritmetiĉke operacije

spadaju: sabiranje sa i bez prenosa i oduzimanje sa i bez pozajmljivanja. CPJ

obavlja sledeće osnovne logiĉke operacije: logiĉka I, ILI, iskljuĉivo ILI i NE.

Radom aritmetiĉko-logiĉke jedinice upravlja upravljaĉka jedinica.

Upravljaĉka jedinica (sl. 1.13) pribavlja instrukcije iz memorije, a

zatim ih dešifruje u oblik razumljiv za procesor u obliku binarnog koda.

Zadaci upravljaĉke jedinice kao dela CPJ su brojni, a najvaţniji su:

upravljanje i koordinacija U/I jedinica, upravljanje sledom instrukcija i

podataka, upravljanje adresama, kontrola izvršenja aritmetiĉko logiĉkih

operacija i dr.

Instrukcije koje se izvršavaju u procesoru mogu se podeliti u 4 osnovne

grupe: instrukcije ulaza i izlaza, instrukcije za prenos podataka, instrukcije za

obradu podataka i instrukcije grananja.

Razlikujemo dve vrste procesora: procesori opšte namene i procesori

posebne namene. Procesor opšte namene ili CPJ odluĉuje o tome koje

operacije, kada i u kom redosledu treba izvršiti, kao i o tome kada treba

aktivirati i deaktivirati neku od ulazno-izlaznih ureĊaja. CPJ izvršava veći deo

programskog koda koji se izvršava u raĉunaru. Procesori posebne namene,

ili koprocesori, pomaţu CPJ u obavljanju zadataka vezanih za periferijske

ureĊaje. U ovu klasu procesora spadaju matematiĉki i grafiĉki koprocesori,

procesori za hard, CD i flopi diskove, komunikacioni koprocesori itd. Ukoliko

raĉunar poseduje koprocesor odreĊene namene, onda CPJ koristi ovaj

koprocesor kao resurs i poverava mu sve zadatke koje on moţe da obavi i na

taj naĉin sebe rasterećuje.

Snaga procesora odreĊena je: radnim taktom, duţinom procesorske reĉi,

brzinom procesora i veliĉinom internog keša. Radni takt je uĉestanost

impulsa koje generiše specijalno elektronsko kolo – sat (clock), kojim se

inicira rad procesora. Meri se u GHz i kod današnjih raĉunara se kreće od 2 do

4 GHz. Duţina procesorske reĉi je broj bitova koji se istovremeno prenosi i

obraĊuje unutar registara procesora. Duţina registra je stepen broja 2, tako da

postoje 8-bitni (23), 16-bitni (2

4), 32-bitni (2

5) i 64-bitni (2

6) procesori.

Današnji raĉunari koriste 32-bitne i 64-bitne procesore. Šesnaestobitni (a

nekada osmobitni) procesori su uglavnom zastupljeni kod mikrokontrolera

koji se koriste za upravljanje procesima u industriji. Brzina procesora meri

se na dva naĉina:


pomoću broja programskih instrukcija koje se izvršavaju u jednoj

sekundi ili

pomoću broja matematiĉkih operacija sa pokretnom zarezom koje se

obave u jednoj sekundi.

II-4 MAGISTRALE

Magistrala je komunikacioni put kojim se razmenjuju informacije

izmeĊu komponenata raĉunarskog sistema. Procesor je preko magistrale na

matiĉnoj ploĉi povezan sa memorijom, portovima i kontrolerima perifernih

ureĊaja (sl. 2.7).

Sl. 2.7. Povezivanje CPJ, unutrašnje memorije i perifernih

ureĊaja pomoću magistrala

Razlikujemo tri tipa magistrale: magistrala podataka (data buss), adresna

magistrala (address buss) i kontrolana magistrala (control buss). Magistrala

podataka prenosi podatke u smeru od procesora ili ka procesoru. Adresna

magistrala prenosi adrese koje generiše procesor. Pomoću ovih adresa se

zadaju memorijske lokacije ili adrese registara ureĊaja sa ciljem upisa ili

ĉitanja podataka sa njih. Kontrolna magistrala sluţi za prenos upravljaĉkih i

kontrolnih signala (za upis, ĉitanje, ...) od procesora ka memoriji ili U/I

ureĊaju i obrnuto.

Širina magistrale (sl. 2.8) se meri

brojem bitova podataka koji se

istovremeno prenose magistralom.

Razlikujemo 4-bitne, 8-bitne, 16-bitne,

32-bitne i 64-bitne magistrale. Šira

magistrala znaĉi brţi prenos podataka.

Detaljniji prikaz magistrala u

jednom raĉunarskom sistemu dat je na sl.

2.9. Koristeći adresnu magistralu

procesor je u stanju da adresira odreĊenu

memorijsku lokaciju RAM ili ROM

memorije, odnosno memorijsku lokaciju

bafera podataka nekog od ulaznih (U1,

Sl. 2.8. Šira magistrala

obezbeĊuje brži prenos podataka

PERIFERIJE CPJ UNUTRAŠNJA

MEMORIJA

Magistrala Magistrala


… U4), izlaznih ili ulazno-izlaznih ureĊaja. Zahvaljujući upravljaĉkim

signalima (R, MR, W, MW, …), koji se šalju pomoću upravljaĉke magistrale,

procesor je u stanju da kontroliše ĉitanje podataka sa prethodno adresirane

memorijske lokacije ili upisivanje podataka u adresiranu memorijsku lokaciju.

Nakon adresiranja date memorijske lokacije i prihvatanja upravljaĉkog signala

za ĉitanje ili upis, elektronska kola date memorijske lokacije šalju podatke na

magistralu podataka u sluĉaju ĉitanja podataka (R, MR), ili prihvataju podatke

sa magistrale podataka u sluĉaju upisivanja podataka (W, MW). Ceo postupak

upisa ili ĉitanja podataka u/iz date memorijske lokacije obavlja se u nekoliko

vremenskih taktova, koji su sinhronizovani sa generatorom takta procesora.

Podaci se prenose iskljuĉivo pomoću magistrale podataka.

Sl. 2.9. Magistrala podataka, adresna magistrala i upravljaĉka magistrala.

Oznake: U1 – U4 su ulazni ureĊaji, U/I je ulazno-izlazni ureĊaj

Primer ĉitanja sadrţaja memorijske lokacije sa adrese A jednog ulaznog

ureĊaja i upisivanja ovog sadrţaja na adresi B u RAM memoriji raĉunara, vrši

se u nekoliko procesorskih taktova na sledeći naĉin.

1. Procesor pomoću adresne magistrale šalje adresu memorijske lokacije A

bafera podataka ulaznog ureĊaja U3 (sl. 2.10) sa koga treba da se proĉita

podatak. Istovremeno, iz upravljaĉke jedinice procesora šalje se na

upravljaĉku magistralu signal za ĉitanje podataka R (Read) sa ulaznog, ili

ulazno-izlaznog ureĊaja. Na taj naĉin procesor adresira memorijsku

lokaciju A bafera podataka i nareĊuje ĉitanje njegovog sadrţaja.

2. Pod dejstvom upravljaĉkog signala za ĉitanje R ulaznog ili ulazno-izlaznog

ureĊaja, ulazni ureĊaj U3 (sl. 2.11) šalje sadrţaj svoje memorijske lokacije

sa adrese A na magistralu podataka. Od tog trenutka, podatak sa adrese A

Magistrala podataka

Upravljačka magistrala

generator takta

SPOLJAŠNJI

UREĐAJI

Adresna magistrala

CPJ


postaje dostupan kako RAM memoriji, tako i svim ureĊajima koji su

povezani na magistralu podataka.

Sl. 2.10. Procesor adresira bafer podataka ulaznog ureĊaja pomoću

adrese A i upućuje upravljaĉki signal R za ĉitanje sadržaja bafera.

Sl. 2.11. Ulazni ureĊaj prosleĊuje podatak na magistralu podataka

(podatak je“izašao“ na magistralu podataka)

3. U sledećem taktu procesor menja sadrţaj adresne magistrale postavljajući

na njoj adresu memorijske lokacije B RAM memorije u kojoj treba

upisati traţeni podatak. Istovremeno, iz upravljaĉke jedinice procesora,

pomoću upravljaĉke magistrale, šalje se upravljaĉki signal MW (Memory

Write) za upis podataka u RAM memoriju. Kao rezultat toga vrši se upis

podatka sa magistrale podataka u RAM memoriju na lokaciji B.

Magistrala podataka


generator takta

SPOLJAŠNJI

UREĐAJI

Adresna magistrala

CPJ

R

„A“

A

u3

Magistrala podataka


generator takta

SPOLJAŠNJI

UREĐAJI

Adresna magistrala

CPJ

A A

u3


Sl. 2.12. Procesor adresira memorijsku lokaciju i upućuje zahtev

(kontrolni signal MW) za upis podatka sa magistrale u memoriju.

Sliĉna procedura se primenjuje za upis podataka iz RAM memorije

raĉunara na neki od izlaznih ureĊaja.

U odnosu na svoju namenu, brzinu i mesto u raĉunarskom sistemu,

magistrale se dele na: unutrašnje magistrale, spoljašnje brţe magistrale i

spoljašnje sporije magistrale.

Unutrašnje magistrale su najbrţe magistrale u raĉunaru koje sluţe za

komunikaciju izmeĊu komponenti samog procesora. Spoljašnje brţe

magistrale su magistrale namenjene za direktnu vezu procesora sa brţim

komponentama raĉunarskog sistema, kao što su RAM i ROM memorije,

grafiĉka kartica, kontroler diska itd. Spoljašnje sporije magistrale su

magistrale sa manje vodova, namenjene za sporije i jednostavnije ureĊaje kao

što su tastatura, miš i sliĉno. Pošto se taktovi na kojma rade unutrašnje i

spoljašnje brţe i sporije magistrale meĊusobno razlikuju, izmeĊu ovih

magistrala postavljaju posebno projektovani elektronski sklopovi (ĉipovi) koji

uspešno razrešavaju problem razliĉitih brzina prenosa podataka duţ

raĉunarskog sistema. Spoljašnje magistrale poseduju posebne prikljuĉke

(slotove), pomoću kojih se one povezuju sa odgovarajućim karticama ili

ureĊajima.

II-4.1 TIPOVI MAGISTRALA I NJIHOVI PRIKLJUĈCI

PC raĉunarski sistemi sadrţi neke od sledećih magistrala: ISA (EISA),

PCI (PCI-X), AGP i PCI-E. Svaka od ovih magistrala završava se svojim

standardizovanim prikljuĉkom (slotom) na matiĉnoj ploĉi u koji se postavljaju

odgovarajuće elektronske komponente (kartice) poput RAM memorije,

grafiĉke kartice, muziĉke kartice, mreţne kartice i td.

MW

B

RAM

Magistrala podataka


generator takta

SPOLJAŠNJI

UREĐAJI

Adresna magistrala

CPJ

„B“

A

u3


ISA magistrala (Industry Standard

Architecture) (sl. 2.13) nastala je 1981.

kao standardna 8-bitna magistrala za

IBM PC raĉunare (tzv. XT bus

arhitektura). Proširenje ove magistrale

napravljeno je 1984. uvoĊenjem 16-bitne

magistrale za podatke (tzv. AT bus

arhitektura). Maksimalna brzina prenosa

16-bitne ISA magistrale je oko 8 MB/s.

Daljim razvojem ISA magistrale nastala

je EISA (Extended ISA) je koju je 1988.

god. kompletirao Compaq. Ova

magistrala je 32-bitna sa maksimalnom

brzinom od 33 MB/s. EISA tehnologija

poseduje automatsku konfiguraciju

konektovanih ureĊaja, pa je rad sa njom

daleko lakši nego sa ISA.

PCI magistrala (Peripheral Component Interconnect) (sl. 2.13) je

napredniji standard koji definiše raĉunarsku magistralu za prikljuĉenje

perifernih ureĊaja na matiĉnu ploĉu raĉunara. PCI standard je razvio Intel u

periodu od 1990. do 1992. godine. Ova magistrala je zamenila ISA odnosno

EISA magistralu u PC raĉunarima. PCI konektori su mali i tanki i u

potpunosti su kompaktibilni sa Intelovom Plug i Play (PnP) standardom za

jednostavno povezivanje ureĊaja. PCI-X je poboljšana verzija PCI magistrale.

Ona ima dvostruku veću brzinu prenosa podataka i koristi osnovne parametre

PCI magistrale. Razliĉite verzije PCI magistrala sa svojim karakteristikama

prikazane su u sladeĊoj tabeli.

Verzije PCI magistrale PCI 2.0 PCI 2.1 PCI 2.2 PCI 3.0

Datum pojavljivanja 1993 1994 1999 2002

Frekvencija 33 MHz 66 MHz 66 MHz 66 MHz

Brzina prenosa 133 MB/s 533 MB/s 533 MB/s 533 MB/s

Napajanje 5 V 5V 5V / 3.3V 3.3V

AGP magistrala (Accelerated Graphics Port) (sl. 2.13) je brza

magistrala namenjena iskljuĉivo za grafiĉke kartice. Napravio ju je Intel zbog

sve većih zahteva 3D raĉunarskih igara i ostalih zahtevnih aplikacija.

Omogućava direktnu komunikaciju izmeĊu kartice i memorije. Od postanka

AGP magistrale realizovano je više revizija AGP standarda koji su prikazani u

donjoj tabeli:

Sl. 2.13. Prikljuĉci razliĉitih

tipova magistrala.

http://hr.wikipedia.org/wiki/1984

http://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%BD%D0%B0_%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%87%D0%B0

http://hr.wikipedia.org/wiki/Ra%C4%8Dunalo

http://hr.wikipedia.org/wiki/Sabirnica

http://bs.wikipedia.org/wiki/1993




http://bs.wikipedia.org/wiki/Sabirnica

http://bs.wikipedia.org/wiki/Grafi%C4%8Dka_kartica

http://bs.wikipedia.org/wiki/Intel

http://bs.wikipedia.org/wiki/3D

http://bs.wikipedia.org/wiki/Ra%C4%8Dunarske_igre

http://bs.wikipedia.org/wiki/RAM


Verzija Frekvencija Brzina

AGP 1x 66MHz (264 Mb/s)

AGP 1.0 2x66MHz = 133MHz (528 Mb/s)

AGP 2.0 4x66MHz = 266MHz (1 Gb/s)

AGP 3.0. 8x66MHz = 533MHz (2 Gb/s)

Danas se AGP magistrala sve manje

koristi. Zamenjuje sa brţom PCI Express

magistralom (PCI-E). PCI-E je najnoviji

standard komunikacije izmeĊu perifernih

raĉunarskih komponenti i matiĉne ploĉe u

raĉunaru. Standard je predstavljen 2002.

godine od strane Intel-a. Karakteriše ga veća

brzina i u odnosu na prethodne standarde

(ISA, PCI, AGP). Postoji nekoliko PCI-E

formata (sl. 2.13-14) sa prikljuĉcima tipa:

x1 od 250 MB/s,

x2 od 500 MB/s,

x4 od 1000 MB/s,

x8 od 2000 MB/s,

x16 od 4000 MB/s,

x32 od 8000 MB/s.

PCI-E magistrala sa prikljuĉkom x16 namenjena je za prikljuĉivanje

grafiĉkih kartica, dok su ostali tipovi PCI-E (sa prikljuĉcima x1 do x8)

predviĊeni za druge kartice.

II-5 ĈIPSET

Za komunikaciju prema radnoj memoriji, tvrdom disku i optiĉkim

ureĊajima, kao i prema samom procesoru koriste se razliĉite vrste magistrala

koje rade na razliĉitim brzinama. Za usklaĊivanje brzina magistrala brine se

posebno projektovani skup ĉipova (elektronskih sklopova) koje nazivamo

chipset. Zadatak ĉipseta je upravljanje i razmena podataka duţ razliĉitih

magistrala koje uspostavljaju vezu izmeĊu pojedinih elektronskih komponenti

unutar samog raĉunara, kao i vezu ka spoljašnjim ureĊajima.

Raznolikost ĉipseta po konstrukciji i funkciji prvenstveno je vezana za

vrstu procesora. Vodeći proizvoĊaĉi ĉipsetova u PC svetu su INTEL, AMD i

VIA. U osnovi chipset se sastoji od integrisanih kola smeštenih u dva

odvojena ĉipa: severni („North Bridge“) i juţni („South Bridge“) (sl. 2.15).

Severni ĉipset radi na većoj brzini i spaja FSB magistralu koja polazi od

Sl. 2.14. Vrste PCI-E priklju-

ĉaka na matiĉnoj ploĉi

http://sr.wikipedia.org/wiki/2002

http://sr.wikipedia.org/wiki/Intel

http://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=ISA&action=edit

http://sr.wikipedia.org/wiki/PCI

http://sr.wikipedia.org/wiki/AGP


procesora sa magistralama koje vode prema memoriji i grafiĉkoj kartici. Juţni

ĉipset je sporiji i povezuje magistralu koja dolazi od severnog chipset-a sa

magistralama: PCI, PCIE, USB i dr.

Sl. 2.15. Ĉipset matiĉne ploĉe sa sabirnicama i ureĊajima vezanim na njima

II-6 PORTOVI I STANDARDNI PRIKLJUĈCI

Osim unutrašnjih slotova koji sliţe za povezivanje razliĉitih kartica sa

matiĉnom ploĉom, raĉunar poseduje i veći broj standardnih prikljuĉaka za

spoljne ureĊaje. Na raĉunarima starijeg datuma bili su zastupljeni prikljuĉci u

obliku serijskog i paralelnog porta. Serijski port je sluţio za povezivanje više

razliĉitih ureĊaja sa raĉunarom, kao što su miševi, tastature i druga

periferijska oprema, dok je paralelni port sluţio za povezivanje sa štampaĉem.

Kod serijskih portova bitovi se šalju serijski jedan za drugim. Kod paralelnih

portova bitovi se grupišu u blokove fiksne širine koja odgovara širini

magistrale datog porta. Tako grupisani bitovi se onda paralelno prenose ka

ureĊaju ili iz ureĊaja. U odnosu na serijski port, paralelni port je brţi ali se

koristi za kraća rastojanja (do 10 puta kraće nego kod serijskih portova).

tastatura

štampaĉ

grafiĉka

kartica

Muziĉki podsistem

Radna

memorija

CD ili DVD

Modemski ili

mreţni ureĊaj

PC

I u

reĊ

aji

PCI

North

bridge

South

bridge

miš

USB

FSB

AGP

PROCESOR


Kod raĉunara novijeg datuma serijski i paralelni portovi su zamenjeni

brţim i pouzdanijim specijalizovanim standardnim prikljuĉcima kao što su:

prikljuĉci za audio i video signale, USB prikljuĉci, prikljuĉci za modem i

mreţnu karticu, i dr.).

Na slici 2.16 prikazane su razliĉite vrste prikljuĉaka jednog PC raĉunara,

kao i periferijski ureĊaji koji se prikljuĉuju na njih.

Sl. 2.16. Standardni prikljuĉci raĉunara i ureĊaji koji se

prikljuĉuju na njih

II-7 MEMORIJE

Memorija je komponenta raĉunarskog sistema koja sluţi za skladištenje

informacija u binarnom obliku. Memorijske jedinice se meĊusobno razlikuju

po: konstrukciji, nameni, karakteristikama i ceni.

Osnovna svojstva memorije su: vreme pristupa i kapacitet memorije.

Vreme pristupa memoriji je vreme koje protekne od trenutka kada procesor

uputi zahtev za ĉitanje sadrţaja memorijske lokacije, do trenutka kada je

podatak dostupan za korišćenje. Ono se izraţava u nano sekundama (ns) i

stalno se smanjuje sa usavršavanjem tehnologije. Kapacitet memorije se

meri brojem znakova (bajtova), koji se moţe uskladištiti u memoriju, i meri se

u kB, MB ili GB.

Postoje nekoliko kriterijuma na osnovu kojih se moţe izvršiti podela

memorije.

U odnosu na vremensku postojanost, memorije se dele na: nepostojane i

postojane memorije. Kod nepostojanih memorija sadrţaj unutar memorije

opstaje saĉuvan sve dok se memorija nalazi pod napajanjem. Kod postojanih

memorija sadrţaj memorije ostaje trajno zapisan i po prestanku napajanja.


Zavisno od medijuma na kome se informacija skladišti, memorije se dele

na: poluprovodniĉke, magnetne i optiĉke memorije. Poluprovodniĉke

memorije se izraĊuju u poluprovodniĉkoj tehnici kao nepostojane ili kao

postojane memorije. Njih odlikuje velika brzina i relativno mali kapacitet.

Magnetne i optiĉke memorije pripadaju klasi postojanih memorija. Njihova

brzina je manja od poluprovodniĉkih memorija, ali im je kapacitet znatno

veći. Ove memorije se uglavnom koriste za masovno skladištenje podataka.

II-7.1 POLUPROVODNIĈKE MEMORIJE

U zavisnosti postojanosti poluprovodniĉke memorije se dele na RAM i

ROM memorije. Svaka od ovih klasa poluprovodniĉkih memorija ima svoje

podklase, što će u nastavku biti i razmatrano.

II-7.1.1 RAM memorija

RAM (Random Access Memory) memorija je poluprovodniĉka

memorija sa sluĉajnim pristupom, što znaĉi da je vreme potrebno za ĉitanje

ili upis podataka nezavisno od adrese sa koje se ĉitanje ili upis obavlja. To je

memorija u koju se informacija moţe i upisati i iz nje proĉitati u proizvoljnom

trenutku. RAM memorijama je nepostojana memorija pošto se njen sadrţaj

gubi po iskljuĉenju napajanja. Ovaj tip memorije sluţi za privremeno

skladištenje podataka za vreme rada raĉunara i predstavlja najveći deo

poluprovodniĉke memorije u raĉunaru. U RAM-u se za vreme rada raĉunara

nalaze programi i podaci sa kojima raĉunar radi.

Kapacitet RAM memorije današnjih PC raĉunara se kreće od 1GB do

nekoliko GB (najĉešće 2-4GB). RAM memorija se sa matiĉnom ploĉom

povezuje pomoću posebnih konektora.

RAM memorije se dele na: statiĉke i dinamiĉke. Informacija upisana u

statiĉku RAM memoriju (SRAM) ostaje zapamćena sve dok je memorija

prikljuĉena na napon napajanja. Kod dinamiĉkih RAM memorija (DRAM),

da bi se saĉuvao njen sadrţaj, neophodno je njeno periodiĉno osveţavanje

(ponovno upisivanje istih podataka na iste memorijske lokacije). Uprotivnom,

sadrţaj informacija u DRAM memoriji će se izgubiti.

SRAM memorije su manjeg kapaciteta po jednom ĉipu od DRAM i

koriste se u sistemima gde se zahteva veća brzina pristupa memoriji i manja

potrošnja struje iz izvora za napajanje. Verovatnoća greške upisa i ĉitanja

kod SRAM memorije je manja nego kod DRAM memorije, tako da se SRAM

koristi u raĉunarskim sistemima gde se zahteva visoka pouzdanost rada.

MeĊutim, cena SRAM memorije je znatno veĉa od DRAM memorije, tako da

http://www.ptt.yu/korisnici/d/m/dmatejic/ram_memorije.htm


se unutrašnja memorija raĉunara gradi iskljuĉivo od DRAM memorije koju

kraće nazivamo RAM memorija.

Razlikuju se sledeći tipovi DRAM memorije:

SDRAM (Synchronous),

DDR (Double Data Rate),

DDR2 i

DDR3.

Kod DDR memorije pristup podacima je dvostruko brţi u odnosu na

SDRAM. DDR2 i DDR3 rade na još većim brzinama od DDR.

Memorijski ĉipovi RAM-a se pakuju u memorijske module. Memorijski

modul je štampana ploĉica na koju su zalemljeni memorijski ĉipovi DRAM-a

i na ĉijem se jednom rubu nalaze konektori (sl. 2.17-18). Na matiĉnoj ploĉi

postoje odgovarajući konektori u koje je moguće utaknuti memorijski modul

(sl. 2.19). U zavisnosti od tipa matiĉne ploĉe, na njoj se ugraĊuju dva ili više

konektora za memorijske module.

Sl. 2.17. Memorijski modul RAM-a

Sl. 2.18. Struktura

memorijskog modula

Sl. 2.19. Memorijski moduli

RAM-a utaknuti u slotove na

matiĉnoj ploĉi

Postoji nekoliko razliĉitih modela memorijskih modula: SIMM, DIMM i

SODIMM. SIMM (single inline memory module) je najstarija vrsta

memorijskog modula, koji ima RAM ĉipove sa jedne strane kartice. Ne koristi

se više u savremenim raĉunarima. DIMM (dual inline memory module) je

trenutno najrasprostranjenija vrsta memorijskih modula. Ima RAM ĉipove sa

DRAM

SIMM


obe strane kartice. SODIMM (small outline dual inline memory module) su

memorijski moduli namenjeni prenosnim raĉunarima pa su manjih dimenzija

od SIMM i DIMM modula.

Pored standardnih RAM memorijskih modula, koji se koriste za

izgradnju unutrašnje memorije raĉunara, postoji i nekoliko specijalizovanih

vrsta RAM memorija kao što su: CMOS RAM i video RAM.

CMOS RAM je specijalizovana memorija malog kapaciteta koja se

nalazi na osnovnoj ploĉi PC raĉunara. Sluţi iskljuĉivo za ĉuvanje podataka o

konfiguraciji raĉunara. Napajanje CMOS RAM-a vrši se pomoću male

baterije sa matiĉne ploĉe raĉunara i na taj naĉin podaci o konfiguraciji

raĉunara ostaju zapamćeni ĉak i po iskljuĉivanju napajanja raĉunara.

Video RAM se nalazi na grafiĉkoj kartici i iskljuĉivo se koristi za

memorisanje slike koja se prikazuje na monitoru. O ovoj memoriji će biti više

reĉi kada se bude govorilo o grafiĉkim karticama.

Na kraju, definišimo još jedan tip memorije koji se popularno naziva

virtuelna RAM memorija. Ova memorija sa naziva RAM samo po funkciji

koju obavlja, a ne i po konstrukciji i principu rada. Naime, pošto je RAM

memorija raĉunara ograniĉenog kapaciteta, a potreba za RAM-om je

evidentna, bilo je potrebno stvoriti odreĊeni mehanizam koji će biti u stanju

da od dela hard diska (spoljašnja memorija velikog kapaciteta), stvori

virtuelnu unutrašnju memoriju, kao dodatak postojećoj RAM memoriji.

Zadatak emulacije virtuelne RAM memorije poveren je operativnom sistemu

raĉunara. O ovome će biti više reĉi u poglavlju III-1-5-4. Zahvaljujući

virtuelnom RAM-u, prevazilazi se nedostatak RAM-a, ali se istovremeno gubi

na brzini pristupa podacima, pošto je brzina pristupa hard disku mnogo puta

manja od brzine pristupa RAM memoriji. Napomenimo još jednom da

virtuelna RAM memorija nije poluprovodniĉka memorija, pošto je ona

locirana na hard disku raĉunara.

II-7.1.2 Keš memorija

Keš memorija je ultra brza RAM memorija malog kapaciteta koja ima

funkciju da privremeno skladišti podatke i instrukcije koji su upravo doneti iz

sporije RAM (glavne ) memorije ili se u nju šalju. Na taj naĉin vrši se dvojako

ubrzavanje rada procesora. Jednom, kada se keširaju podaci koji se upisuju u

glavnu memoriju, a drugi put kada se keširaju podaci koji se ĉitaju.

U prvom sluĉaju, keš memorija prihvata podatke i na taj naĉin

omogućava procesoru da odmah nastavi dalje sa izvršavanjem programa, ne

trošeći vreme na komunikaciju sa glavnom memorijom. Za dalje

prosleĊivanje podataka na odgovarajuće mesto u glavnoj memoriji odgovorna

su upravljaĉka kola (kontroler) keš memorije.


U drugom sluĉaju, zahvaljujući kešu, procesor moţe više od jednog puta

da koristi isti podatak koji se nalazi na datoj memorijskoj lokaciji. Prvi put

kada procesor zatraţi ĉitanje nekog podatka sa date memorijske lokacije,

podatak se najpre uĉita u keš memoriju, a potom i u procesor. Tada se ne štedi

na vremenu uĉitavanja, jer procesor mora da stopira sve druge aktivnosti dok

se proces uĉitavanja ne završi. MeĊutim, svaki naredni put kada procesor

ponovo zatraţi vrednost te iste lokacije, a ona se nalazi uĉitana u kešu, keš

kontroler će je servirati procesoru skoro trenutno.

Kontroler keš memorije se trudi da u kešu zadrţi što više podataka koje

će procesor potraţivati od glavne memorije u bliskoj budućnosti. Ako

procesor ne pronaĊe podatak sa date memorijske lokacije u keš memoriji,

kontroler keša će najpre u keš memoriji uĉitati traţeni podatak iz glavne

memorije, a potom će podatak proslediti procesoru. Pored toga, kontroler keša

će u keš memoriji uĉitati i ĉuvati podatke koji su na neki naĉin povezani sa

traţenim podatkom, kako bi se naredni podatak našao „pri ruci“ procesoru u

brţoj keš memoriji.

Keš memorija se izvodi kao integralni deo procesora (L1 i L2 keš ) ili

kao nešto sporija ali veća keš memorija na matiĉnoj ploĉi (L3 keš) (sl. 2.20).

L1 keš memorija je locirana u procesoru i radi na frekvenciji jezgra

procesora. IzraĊuje se u SRAM tehnologiji i ima kapacitet od nekoliko

desetina KB.

L2 keš memorija je locirana u procesoru van njegovog jezgra i radi na

frekvenciji FSB magistrale. IzraĊuje u SRAM tehnologiji i ima kapacitet koji

se kreće od nekoliko desetina KB do nekoliko MB.

L3 keš se nalazi van procesora, na matiĉnu ploĉu raĉunara, i izraĊuje se

u SRAM ili DRAM tehnologiji. Kapacitet je znaĉajno veći od L2 keša.

Sl. 2.20. Vrste keš memorije i njena lokacija unutar raĉunarskog sistema

Napomenimo na kraju da, zavisi od posmatrane serije i proizvoĊaĉa

procesora, tip i kapacitet keš memorije procesora moţe da varira. Na primer,

neki procesori imaju samo integrisanu keš memoriju (L1 i/ili L2), dok kod

drugih postoji keš i van procesora (L3).

MATIĈNA PLOĈA CPJ L2 L3

Unutrašnja

memorija JEZGRO

CPJ L1


II-7.1.3 ROM memorija

ROM memorija (Read Only Memory) predstavlja postojanu memoriju

koja u svom osnovnom izdanju moţe samo da se ĉita. MeĊutim, danas na

trţištu postoje i neki tipovi ROM memorije u koje se moţe izvršiti i upis

podataka od strane korisnika. Razlikujemo sledeće tipove ROM memorije:

ROM, PROM, EPROM, EEPROM i FLEŠ ROM memorija.

ROM (Read Only Memory) predstavlja postojanu memoriju koja moţe

samo da se ĉita. ROM memorija se puni podacima i programima još u fazi

procesa proizvodnje. Korisnik ne moţe da promeni njen sadrţaj, koji se uz to

ne briše nakon iskljuĉenja raĉunara. ROM memorije se najĉešće koristi za

skladištenje tzv. ugraĊenih programa koji se najĉešće automatski izvršavaju

nakon ukljuĉenja raĉunara ili ureĊaja. Na primer svi današnji PC raĉunari

poseduju tzv. BIOS ROM memoriju u koju se skladišti BIOS program koji se

automatski izvršava po ukljuĉenju raĉunara. Veliĉina ROM memorije je mala

i iznosi od nekoliko KB do više stotina KB.

PROM (Programmabile Read Only Memory) je programabilna ROM

memorija, koja iz proizvodnje stiţe prazna. Na zahtev korisnika memorije,

sadrţaj memorije se puni pomoću posebnog ureĊaja koji se naziva

programator. Jednom upisani sadrţaj u PROM-u ne moţe se više menjati niti

brisati.

EPROM (Erasable Programmabile Read Only Memory) ja

programabilana ROM memorija ĉiji se sadrţaj moţe više puta menjati i

brisati. EPROM se puni elektiĉnim putem pomoću PROM programatora, a

njegov sadrţaj se briše optiĉkim putem, osvetljavanjem memorije

ultraljubiĉastom svetlošću.

EEPROM (Electrically Erasable Programmabile Read Only Memory)

je programabilna ROM memorija koja se moţe elektriĉno puniti i brisati više

puta. Upis sadrţaja u memoriju se vrši na sliĉan naĉin kao kod EPROM-a. Za

razliku od EPROM-a, brisanje se vrši elektriĉnim putem, dovoĊenjem napona

suprotnog polariteta od napona upisa. EPROM i EEPROM memorije se

najĉešće izraĊuju kao 8.-bitne memorije kapaciteta od 2KB do 64KB.

FLEŠ ROM memorija je najnoviji oblik trajne

poluprovodniĉke ROM memorije koja takoĊe koriti

tehnologiju elektriĉnog upisa i brisanja. Po

karakteristikama predstavlja unapreĊenu verziju

EEPROM-a. Podaci se u fleš memoriju mogu upisivati i

brisati više stotina hiljada puta. Zbog toga se ova memorija

danas ĉeto koristi za skladištenje BIOS-programa raĉunara.

USB fleš memorija je specijalna vrsta fleš memorije koja

se danas masovno koristi za brzo skladištenje i prenos

podataka. Memorija se smešta u maleno kućište duţine

Sl. 2.21. USB

fleš memorija


nekoliko cm, koje je fiziĉki štiti od okruţenja. Ona je snabdevena sa USB

prikljuĉkom za povezivanje sa raĉunarom i drugim ureĊajima koji poseduju

USB prikljuĉak (sl. 2.21).

II-7.2 MAGNETNE MEMORIJE

Magnetne memorije spadaju u grupu spoljnih postojanih memorija.

Upisivanje podataka vrši se kontrolisanom magnetizacijom magnetnog

materijala nanešenog na podesni medijum, putem elektriĉnog signala koji

prolazi kroz glavu za pisanje i ĉitanje. Tom prilikom se povorka digitalnih

bitova preslikava u povorku malih magnetnih dipola (magnetnih bitova).

Ĉitanje podataka se vrši prolaskom glave za ĉitanje i pisanje u blizini

namagnetisanog sloja. Tada se, zbog promena u orijentaciji magnetnih dipola,

u glavi za ĉitanje indukuje elektriĉni signal, koji se dalje konvertuje u povorku

gigitalnih bitova.

U magnetne memorije spadaju: magnetne trake, hard diskovi (HD) i

flopi diskovi.

II-7.2.1 Magnetne trake

Magnetske trake još se mogu sresti kod starijih raĉunarskih sistema koji

su još u funkciji. Mogu da uskladište veliku koliĉinu podataka i to im je

najznaĉajnija osobina. IzraĊuju se od uske polimerne savitljive trake širine 25

mm na koju je nanet magnetni sloj. Traka se namotava na kotur ili se pakuje u

kasetu. Kotur sa trakom se postavlja na osovinu elektromotora kojima

upravlja kontrolna elektronika tako da je traka uvek dovoljno zategnuta

izmeĊu kotura sa koga se traka odmotava i kotura na kome se ona namotava.

IzmeĊu koturova se postavljaju magnetske glave za ĉitanje i upis podataka.

Pristup ovoj vrsti memorije je sekvencijalan, što znaĉi da se datom

podatku ne moţe direktno pristupiti, već se sekvencijalno, premotavanjem

trake postepeno dolazi do traţenog podatka.

Magnetski bit je mala površina trake namagnetisana u jednom od dva

moguća smera i predstavlja logiĉku "0" ili "1". Gustina zapisa definisana je

veliĉinom površine magnetskog bita. Što je magnetski bit manji, to je gustina

zapisa veća. Gustina obiĉno iznosi nekoliko hiljada bit/cm, a brzina trake oko

5m/s.

Zapisivanje podataka vrši se u više tragova istovremeno (sl. 2.22). Na

primer, 9 tragova se koristi za zapisivanje osmo bitnih podataka. Deveti trag

je upravljaĉki i sluţi za oznaĉavanje tekućeg poloţaja na traci. Svaki trag ima

svoju magnetsku glavu za ĉitanje i upis.


Sl. 2.22. Zapisivanje i ĉitanje podataka sa magnetne trake

II-7.2.2 Hard disk

Hard disk (HD) je spoljašnja postojana memorija koja dopušta direktan

pristup podacima. Glavni delovi ĉvrstog diska su: kruţne ploĉe, glave za

ĉitanje i pisanje i kontroler HD (sl. 2.23).

Sl. 2.23. Konstrukcija hard diska sa dve ploĉe.

Hard disk koristi kruţne ravne diskove-ploĉe, koji su sa obe strane

presvuĉeni specijalnim materijalom dizajniranim da skladišti informacije u

magnetskoj formi. Ploĉe imaju otvor u centru i priĉvršćene su na valjkasti

nosaĉ ploĉa koji rotira brzinom od oko 5000-7000 ob/min. Unutrašnjost diska

je izolovana od spoljašnjeg sveta tako da spoljašnja prašina i ostali vidovi

kontaminacije ne dospevaju do površine ploĉa i time ih oštete. Glave za

ĉitanje i upis su specijalni elektromagnetski ureĊaji koji su postavljeni na

prikljuĉak prema magistrali raĉunara prikljuĉak za napajanje

Upravljaĉka logika

diska (kontroler)

Diskovi Premazani magnetizirajućim slojem

sektor x+1

sektor x

Klaster od 8 sektora


nosaĉe glava sa obe strane svakog diska. Upisno-ĉitajuća glava pliva na

vazdušnom jastuku koji se javlja kao posledica velike brzine obrtanja ploĉa.

Nosaĉi glava su meĊusobno kruto spojeni i pozicioniraju se iznad površine

diska pomoću ureĊaja koji se zove upravljaĉki mehanizam.

Kontroler diska je elektronski ureĊaj smešten u kućište diska koji

upravlja svim komponentama diska i obezbeĊuje komunikaciju diska sa

ostatkom raĉunara. Pored toga, kontroler HD vrši preslikavanje HD kao

fiziĉkog diska u logiĉki disk, tako da korisnici, uz pomoć operativnog sistema,

mogu na jednostavan naĉin logiĉki da podele HD na tzv. particije i

direktorijume. Na taj naĉin korisnik jednostavno skladišti podatke u

direktorijume (fascikle), pri ĉemu ne vodi raĉuna o fiziĉkim lokacijama na

HD na kojima se smeštaju podaci. O tome brine kontroler HD.

Podaci na disku se fiziĉki upisuju na unapred definisanim lokacijama

koje su odreĊene pomoću: traka, sektora i cilindara (sl. 2.24-2.25).

Zahvaljujući ovakvoj organizaciji diska pojedinaĉni bitovi se organizuju u

veće grupe radi lakšeg i brţeg pristupa njima.

Staze su koncentriĉne kruţnice odgovarajućih polupreĉnika na

površinama diskova na kojima se upisuju podaci. Skup svih staza istog

polupreĉnika koje se nalaze na svim diskovima naziva se cilindar jer

predstavlja prividno telo u obliku cilindra. Staza je ugaono podeljena na

sektore, koji sadrţe po 512 bajtova. Sektor predstavlja najmanji blok

podataka kome kontroler HD moţe da pristupiti. Broj sektora moţe biti

jednak na svim cilindrima, a moţe biti i manji na unutrašnjim, a veći na

spoljnim. Klaster je skup sektora na omotaĉu cilindra, koji su na istoj stazi i

sektoru ali na razliĉitim površinama diskova. To je najmanja dostupna fiziĉka

jedinica diska koju operativni sistem raĉunara moţe da prepozna i sa koje

moţe da proĉita i upisuje podatke. Veliĉina klastera se zadaje u fazi logiĉke

pripreme diska za buduće korišćenje, koja se naziva particionisanja diska.

Podela diskova na sektore takoĊe se vrši pre upotrebe diska, u toku procesa

formatiranja diska.

Primer. HD od 8 ploĉa (16 strana), 684 cilindra, 38 sektora po cilindru i 8

sektora po klasteru ima kapacitet:

C = (16 strana)*(684 cilindra)*(38 sektora)*(512 bajt-a) = 212 926 464 B = 207 936 kB =

= 203.0625 MB

Ukupni broj klastera je:

Broj klastera = (16 * 684 * 38) / 8 = 51 984 □


Sl. 2.24. Ploĉe hard diska

Sl. 2.25. Staze (trake) i sektori na ploĉi hard diska

staza n

sektor s

cilindar

disk

disk

nosaĉ

glava

glava

osovina

Sektori Staze

Praznine

izmeĊu staza


Po pravilu svaki HD raspolaţe keš memorijom tipa SRAM od nekoliko

megabajta, koja ima zadatak da ubrza prenos podataka sa diska prema

magistrali. U ovu memoriju se prebacuju podaci sa HD koji su poslednji

ĉitani, jer oni imaju najveću verovatnoću da budu ponovo zatraţeni za

uĉitavanje sa HD. Na taj naĉin znatno se ubrzava proces ĉitanja podataka.

Sl. 2.26. Upis i ĉitanje podataka sa hard diska

Postupak uĉitavanja i upisivanja podataka na HD ilustrovan je na sl.

2.26. Pri upisu podataka na HD, glava se najpre pozicionira iznad datog

sektora na kome se nalaze namagnetisani magnetni dipoli, koje nazivamo

magnetni bitovi. Magnetni bitovi u namotaju glave indukuju elektromotornu

silu koja po obliku odgovara magnetnim bitovima sa datog sektora.

Elektromotorna sila se onda prevodi u digitalne signale koji se smeštaju u

memoriju raĉunara. U sluĉaju upisivanja podataka na HD, u namotajima glave

se dovode elektriĉni impulsi koji odgovaraju logiĉkim bitovima iz memorije

raĉunara. Elektriĉni impulsi generišu magnetno polje u okolini glave za upis

pri ĉemu se vrši magnetizacija malih površina na datom sektoru diska i na taj

naĉin se upisuju magnetni bitovi na HD.

HD diskovi imaju sledeće karakteristike:

kapacitet HD se kreće od nekoliko stotina GB do hiljadu GB.

brzina obrtanja HD iznosi od 5400 do 7200 ob/min za IDE/ATA

diskove a 15000 ob/min za SCSI diskove.

Glava za ĉitanje i pisanje

Elektriĉni kalem

Jedna staza

Namagnetisani bitovi Gvozdeno jezgro

Niz bitova na ulazu u glavu za pisanje

Elektriĉni signal u glavi za pisanje

Orjentacija magneta

Elektriĉni signal u glavi za ĉitanje

Niz bitova na izlazu iz glave za ĉitanje


dimenzije HD su 5.25" (nekada), 3.5" (danas) i 2.5" (za laptop).

broj ploĉa HD najĉešće iznosi od jedne do ĉetiri.

pristup podacima je direktan.

Veza izmeĊu hard diska i raĉunara definisana je njegovim interfejsom a

ostvaruje se uz pomoć kontrolera diska. Postoje više vrsta interfejsa HD:

ATA (IDE, EIDE), SATA i SCSI.

Sl. 2.27. IDE slot i kabl Sl. 2.28. Prikljuĉivanje

IDE kabla na IDE hard

disk

Sl . 2.29. SATA

kabl

ATA predstavlja vrlo star standard po IDE specifikaciji

(Integrated/Intelligent Drive Electronics). Više puta unapreĊivan. Zasniva se

na paralelnom prenosu podataka sa diska pomoću 40-ţilnog kabla i signalom

komunikacije od 5V. Brzina prenosa podataka iznosi najviše 133MB/s.

Naknado je preimenovan u PATA (Parallel) da bi se istakla razlika u odnosu

na SATA interfejs. EIDE standard je napredniji PATA standard koji

prevazilazi ograniĉenja IDE standarda i u isto vreme zadrţava kompatabilnost

sa njime. EIDE podrţava brţi transfer podataka izmeĊu memorije i diska

koristeći se tehnikom direktnog pristupa memoriji (DMA tehnika).

SATA (Serial Advanced Technology Attachment) je serijski interfejs

tvrdog diska sa brzom serijskom komunikacijom, koja se odvija preko

sedmoţilnog kabla i signalom komunikacije od 0.5V (sl. 2.29). Standard se

bazira na brzom serijskom prenosu preko odvojenih prijemnih i predajnih

parica. U zavisnosti od verzije SATA, brzina prenosa po SATA specifikaciji

iznosi:

150MB/s (verzija I)

300MB/s (verzija II)

600MB/s (u perspektivi).

Prednosti SATA nad PATA interfejsom su:


manji napon napajanja (0,5V SATA – 5V PATA)

manji kablovi (SATA kablovi su uţi, što omogućava lakšu cirkulaciju

vazduha i mogućnost smanjivanja veliĉine PC raĉunara).

poboljšana robustnost podataka (SATA je interfejs koji je otporniji na

pojavu grešaka u prenosu podataka).

SCSI (Small Computer System Interface) je standard za povezivanje

SCSI diskova i drugih SCSI ureĊaja (štampaĉa, skenera i sliĉno) u jednu

mreţu SCSI ureĊaja (sl. 2.30).

Sl. 2.30. SCASI kontroler i SCASI ureĊaji prikljuĉeni na

SCASI magistralu

Povezivanje i upravljanje SCSI ureĊajima vrši se pomoću SCSI

kontrolera. To je ureĊaj koji se prikljuĉuje na postojeću magistralu raĉunara

(ISA ili PCI) i ima prikljuĉke za unutrašnje i spoljašnje SCSI ureĊaje.

Unutrašnji SCSI ureĊaji se postavljaju unutar kućišta raĉunara (na primer

SCSI diskovi) za razliku od spoljašnjih SCSI ureĊaja koji se nalaze van

kućišta raĉunara (na primer SCSCI štampaĉi, skeneri i sl.). Maksimalni broj

SCSI ureĊaja koji mogu da se prikljuĉe na SCSI magistralu kreće se od 8 do

16. Brzine SCSI magistrale variraju zavisno od standarda a kreću se od 5Mb/s

(SCSI-1) do 640Mb/s (Ultra 640 SCSI).

ID7

SCSI host

kontroler

ID0

Butabilni

HD

ID1

Magnetna traka

ID2

CD ureĊaj

ID3

CD R/W ureĊaj

ID4

Prenosivi ureĊaj

ID5

Skener

ID7

Dodatni HD

SCASI magistrala

Unutrašnji ureĊaji

Spoljašnji ureĊaji


II-7.2.3 Flopi disketa

Flopi disketa (sl. 2.31)

sluţi za prenos manje koliĉine

podataka sa raĉunara na

raĉunar i distribuciju manjih

programa. Ubacuje se u flopi

ureĊaj (sl. 2.32) instaliran na

raĉunaru. Unutar kućišta flopi

diskete nalazi se jedan

savitljivi feromagnetni disk

koji se okreće samo onda kada

se pristupa podacima i nakon pristupa se zaustavlja. Flopi diskete se izraĊuju

u veliĉinama od 5.25” (stariji modeli) i 3.5” (noviji modeli), ali su danas u

upotrebi samo diskete od 3.5” kapaciteta 1,44MB. Fiziĉka organizacija flopi

diskete je sliĉna organizaciji HD: sastoji se od staza i sektora. Standardno,

disketa od 3,5” ima 80 staza sa po 18 sektora na svakoj stazi. Kod današnjih

raĉunara, zbog malog kapaciteta i velike nepouzdanosti, flopi diskete se više

ne koristi za skladištenje podataka.

II-7.3 OPTIĈKE MEMORIJE

U optiĉke memorije spadaju razliĉite vrste CD (Comact Disk) i DVD

(Digital Versatile Disc) diskova.

Ĉitanje podataka sa optiĉkih diskova zasniva se na osobini refleksije

laserskog zraka od površine diska. Postoji više vrsta CD i DVD diskova, koji

se meĊusobno razlikuju po tehnici upisa i ĉitanja podataka sa diska kao i

kapacitetu diska.

Razlikujemo sledeća dva naĉina upisa podataka na CD i DVD diskove:

1. rezanje površine diskova pomoću laserskog snopa (CD-R, CD-

RW, DVD-R, DVD-RW, DVD-RAM) i

2. izrada tzv. master diska metodom rezanja i preštampavanje CD i

DVD diskova sa master diska (CD-DA, CD-ROM, DVD-ROM).

Za svaki tip optiĉke memorije postoji odgovarajući optiĉki ureĊaj koji

moţe da ĉita i/ili upisuje podatke na njemu. To su CD i DVD ĉitaĉ/pisaĉ. U

sledećoj tabeli dat je pregled CD i DVD optiĉkih ureĊaja, sortiranih po

vremenu nastanka.

Sl. 2.31.

Flopi disketa

Sl. 2.32. Flopi ureĊaj

(drajv)


Tip ureĊaja Puni naziv (na

engleskom) Ovaj ureĊaj…

CD-DA Compact Disk –

Digital Audio Ĉita (reprodukuje) CD-DA

CD-ROM Compact Disk Read

Only Memory Ĉita CD-ROM, CD-R i CD-DA

CD-R Compact Disk

Recordable

Ĉita CD-DA, CD-ROM i CD-R.

U stanju je da piše (samo

jednom) na CD-R disku.

CD-RW Compact Disk

ReWritable

Ĉita CD-DA, CD-ROM, CD-R i

CD-RW.

Moţe više puta zapisivati na CD-

RW disku.

DVD ROM Digital Versatile Disk

Read Only Memory Ĉita sve CD formate. Ĉita DVD.

DVD R Digital Versatile Disk

Recordable

Ĉita sve CD formate. Ĉita DVD.

U stanju je da piše (samo

jednom) na DVD-R disku.

DVD RW Digital Versatile Disk

Re Writable

Ĉita sve CD formate. Ĉita DVD.

Moţe više puta zapisivati na

DVD-RW disku.

DVD RAM

Digital Versatile Disk

Random Access

Memory

Ĉita sve CD formate.

Ĉita DVD ROM.

Ĉita i piše na DVD disku.

II-7.3.1 CD diskovi

Razlikujemo sledeće CD diskove: CD-DA, CD-ROM, CD-R i CD-RW

Ovi tipovi diskova proizvode se od visoko transparentne polikarbonatne

plastike preĉnika 120 mm i debljine 1.2 mm.

CD-DA (Audio CD) je disk koji je prvi ušao u upotrebu a sluţi za

skladištenje visokokvalitetnog audio zapisa u trajanju od 70 do 80 minuta.

CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) sluţi za distribuciju

raĉunarskih programa i podataka i ima kapacitet od 650 do 700 MB. Na

diskove ovog tipa podaci se nanose preštampavanjem sadrţaja sa master diska

(mehaniĉkim putem).


Sl. 2.33. Udubljenja na

površini CD ROM-a Sl. 2.34. Slojevi CD ROMA-a

Master disk se dobija pravljenjem malih udubljenja (zareza) (sl. 2.33)

odgovarajućih veliĉina i dubina na disku od specijalnog materijala duţ linije

spiralnog oblika. Zarezi predstavljaju u stvari kodove „audio“ ili „data“

zapisa. Tako dobijeni master disk dalje sluţi za mehaniĉko štampanje

plastiĉnih CD-DA ili CD-ROM diskova. Nakon štampanja, na plastiĉnu

podlogu preštampanog diska nanosi se ultra-tanki film od aluminija debljine

50-100 nm (sl. 2.34) koji pokriva izboĉine i zareze i sluţi kao reflektujući sloj

za snop laserske svetlosti koja se koristi za ĉitanje diska. Ovaj aluminijski sloj

se zaštićuje slojem laka a potom i

grafiĉkim slojem na kome se štampa

sadrţaj diska. Širina udubljenja je

0.5µm, duţina 0.8-3.5 µm a

meĊusobni razmak iznosi 1.6 µm.

Udubljenja na CD-u se formiraju

poĉevši od unutrašnjeg dela diska i

spiralno se šire prema rubu diska.

Ĉitanje podataka sa diska vrši se

u optiĉkom ureĊaju pomoću laserskog

zraka slabijeg intenziteta koji se šalje

na reflektujući film diska koji rotira

odreĊenom (promenljivom brzinom)

(sl. 2.35). Zrak se kreće spiralno

poĉevši od centra ka periferiji diska.

Foto detektor registruje odbijene

svetlosne zrake sa diska. Zraci

odbijeni sa ravnih delova diska imaju

jaĉi intenzitet, a zraci odbijeni sa

Sl. 2.35. Proces ĉitanja podataka

sa CD ROM diska

Disk

Soĉivo

Soĉivo

Prizma

Laserska

dioda

Foto

detektor

Površina CDa

smer upadne svetlosti

reflektujući sloj

od aluminijuma

sloj laka grafiĉki sloj

plastiĉni disk


izboĉina na disku imaju mnogo slabiji intenzitet i foto detektor ih ne registruje

(sl. 2.36). Na ovaj naĉin se detektuju logiĉke 0 i 1 kojima su kodirani podaci.

U cilju oĉuvanja konstantne brzine ĉitanja podataka, broj okretaja diska

se mijenja sa vremenom tako da sa poĉetnih 500 ob/min, kada se ĉitaju podaci

sa unutrašnjeg dela diska, brzina diska padne na krajnjih 200 ob/min, kada se

ĉitaju podaci sa oboda diska. Prednosti CD-DA i CD-ROM diskova su niska

proizvoĊaĉka cena, relativno veliki kapacitet i dugotrajnost upisanih podataka,

a nedostaci su nemogućnost promene fabriĉki upisanih podataka i

nemogućnost upisa novih podataka.

Sl. 2.36. Postupak ĉitanja podataka

CD–R (Compact Disk Recordable) diskovi omogućavaju jednostruko

snimanje podataka bez korišćenja master diska. Istih su dimenzija i sliĉne su

graĊe kao i CD–ROM. MeĊutim, CD–R disk ima jedan sloj više od audo CD i

CD-ROM diska. Ovaj sloj sluţi da se u njemu utisnu podaci u obliku zareza

pomoću laserske svetlosti i naziva se zapisni sloj. Zapisni sloj je organski

prozirni sloj koji se nalazi izmeĊu metalnog sloja i zaštitne plastike.

Laseri na CD-R ureĊajima imaju tri ili više nivoa snage. Najviši nivo se

koristi pri upisu podataka kada laserski snop deluje na površinu diska u

odreĊenim taĉkama pri ĉemu dolazi do taĉkastog zagrevanja zapisnog sloja

diska. Kao posledica zagrevanja u zapisnom sloju diska trajno se stvaraju

zarezi koji predstavljaju kodove podataka. Na najniţem nivou snage laserski

mehanizam ĉita površinu diska na isti naĉin kao i kod CD-ROM-a. Tom

prilikom, utisnuti zarezi menjaju koeficijent refleksije upadne laserske

svetlosti i omogućavaju ĉitanje podataka sa CD-R diska.

CD-RW (Compact Disk Rewritable) diskovi su pogodni za višestruko

smeštanje velike koliĉine podataka, tj. podataka koje ne treba dugo ĉuvati i

koji se ĉešće menjaju. CD-RW diskovi koji izlaze iz fabrika imaju zapisni sloj

u obliku kristala sa visokim koeficijentom refleksije. Postupci upisa i brisanja

podataka kod ove vrste diskova mogu se objasniti na sledeći naĉin.

Laserska dioda

Foto detektor

Reflektovani

snop svetlosti

Upadni snop

svetlosti

Reflektujući

snop svetlosti

Upadni snop

svetlosti

Laserska dioda

Reflektujući

snop svetlosti

Reflektovani snop

svetlosti

Foto

detektor


Pri upisu podataka CD-RW ureĊaj koristi maksimalnu snagu lasera za

topljenje taĉkastih delova zapisnog sloja. Nakon hlaĊenja materijal prelazi u

amorfno stanje sa malim koeficijentom refleksije i na taj naĉin se stvaraju

ekvivalentni zarezi u zapisnom sloju koji su analogni mehaniĉkim zarezima

kod CD-ROM-a.

Pri brisanju podataka koristi se srednja snaga lasera za zagrevanje taĉaka

u kojima su zapisani podaci na CD-RW disku do temperature bliske taĉki

topljenja pri ĉemu se nakon hlaĊenja ove taĉke ponovo vraćaju iz amorfnog u

kristalno stanje. Na taj naĉin se brišu zarezi u zapisnom sloju i on je spreman

za ponovni upis. Zapisni sloj je napravljen od materijala koji omogućava više

hiljada puta pisanje i brisanje na jednom CD-RW disku.

Brzina prenosa podataka sa CD ureĊaja zavisi od samog modela ureĊaja

i kreće se od 2x do 56x, gde x odgovara brzini prenosa podataka do 125KB/s.

II-7.3.2 DVD diskovi

DVD (digital versatile disc) je posebna vrsta optiĉkih diskova velikog

kapaciteta. Dimenzije su jednake dimenzijama CD–ROM–a. U sledećoj

tablici dat je uporedni pregled nekih karakteristika CD-a i DVD diskova.

Karakteristike DVD CD

Preĉnik diska 120 mm 120 mm

Debljina diska 0.6mm x 2 1.2 mm

Širina udubljenja 0.2 um 0.5 um

Najmanja duţina udubljenja 0.4 um 0.834 um

Talasna duţina svetlosti 640 nm 780 nm

Kapacitet diska 4.7-17 Gb 650-800Mb

Postoji više vrsta DVD diskova. U sledećoj tabeli data je njihova podela.

Naziv DVD diska Namena DVD diska

DVD ROM samo za ĉitanje

DVD Video disk za snimanje filmova u digitalnom formatu

DVD–R i DVD+R podaci se mogu zapisati samo jednom

DVD–RW i

DVD+RW podaci se mogu pisati i brisati više puta.

DVD RAM podaci se mogu ĉitati i upisivati kao i kod HD

BLUE RAY zasniva se na plavo-ljubiĉastom laseru

HD DVD za podatke i visoko kvalitetni video zapis


Kapaciteti DVD ROM-a zavise od tehnologije izrade diska i kreću se od

4,7 GB (jednoslojni) do 17 GB (dvostrani dvoslojni). Razlikujemo sledeće

vrste DVD ROM diskova:

DVD-5 – jednostrani jednoslojni DVD kapaciteta 4,7 GB

DVD-9 – jednostrani dvoslojni DVD kapaciteta 8,5 GB

DVD-10 - dvostrani jednoslojni DVD kapaciteta 9,4 GB

DVD-18 - dvostrani dvoslojni DVD kapaciteta 17 GB

Na sl. 2.37-40 prikazani su popreĉni preseci ovih diskova.

Sl. 2.37. DVD-5 – jednostrani

jednoslojni, 4,7 GB

Sl. 2.38. DVD-9 – jednostrani

dvoslojni, 8,5 GB

Sl. 2.39. DVD-10 - dvostrani

jednoslojni, 9,4 GB

Sl. 2.40. DVD-18 - dvostrani

dvoslojni, 17 GB

Prednosti DVD diskova nad CD diskovima su:

mesto spoja

Reflektujući

sloj Laserska svetlost

DVD disk

DVD disk Mesto spoja

Drugi refl. sloj

Laserska svetl. Prvi reflektujući sloj

DVD disk Mesto spoja

Reflektujući sloj

Laserska svetlost

mesto spoja

Drugi refl.

sloj Prvi

refl. sloj Laserska

svetost

DVD disk


rastojanja izmeĊu zareza su manje a staze su smeštene bliţe jedna

drugoj što daje veći kapacitet DVD disku

postoje dvoslojni DVD diskovi

postoje dvostrani DVD diskovi

BD DVD (Blue ray Disk) je naslednik DVD diskova. Svoj rad zasniva

na korišćenju tehnike promene faze svetlosti. Koristi plavo-ljubiĉasti laser

talasne duţine od 405 nm. Kapaciteti BD diskova se kreću od 27Gb

(jednoslojni) do 54Gb (dvoslojni). Oznaka "1x" na ovim diskovima odgovara

protoku podataka od 36 Mb/s što je oko ĉetiri puta brţe od DVD-a pri istoj

brzini okretanja (1x). Postoje 3 vrste Blu-ray diska: BD samo za uĉitavanje,

BD-R za uĉitavanje i jednostruki zapis i BD-RE za uĉitavanje i višestruki

zapis podataka.

HD DVD (High Definition) je disk sa vrlo gustim formatom zapisivanja

podataka na optiĉke diskove koji je namenjen za podatke i visoko kvalitetne

video zapise. U sledećoj tabeli dati su neki najznaĉajniji podaci vezani za HD

DVD diskove.

Fiziĉka veliĉina Kapacitet

jednoslojnih

Kapacitet

dvoslojnih

12 cm, jednostrani 15 GB 30 GB

12 cm, dvostrani 30 GB 60 GB

8 cm, jednoslojni 4.7 GB 9.4 GB

8 cm, dvostrani 9.4 GB 18.8 GB

II-8 ULAZNI UREĐAJI

Ulazni ureĊaji sluţe za unos podataka u raĉunar. U ove ureĊaje spadaju:

tastatura, miš, dţojstik, taĉped, taĉskrin, grafiĉka tabla, mikrofon, video

kamera i ĉitaĉi memorijskih kartica. U nastavku se daju osnovne

karakteristike i funkcionalnost pobrojanih ureĊaja.

II-8.1 TASTATURA

Tastatura je ulazni ureĊaj koji sluţi za unos razliĉitih karaktera (slova

brojeva i specijalnih znakova) i zadavanje komandi unutar nekog programa.

Sastoji se od velikog broja tastera (standardno 101, a moţe ih biti i više -

Windows tastatura). Tasteri se na tastaturi mogu grupisati u sledeće grupe (sl.

2.41):

http://sh.wikipedia.org/w/index.php?title=Nm&action=edit


numeriĉki tasteri (0, …, 9)

alfa-numeriĉki tasteri (a,A, …, z,Z, !,“,#,...,+,-,=)

tasteri za kretanje (→,←,↑,↓,PgUp,PgDn,Home,End)

funkcijski tasteru (F1, …, F12)

kontrolni tasteri (Alt, Ctrl, Shift, CapsLock, Tab, Esc, Enter, Insert,

Delete,Space, BackSpace, Print Screan, Pause)

Windows i multimedijalni tasteri (Play,Pause, Stop, …, Mute)

Internet tasteri (www, LastPage, NextPage, E-mail)

tasteri za ukljuĉenje i iskljuĉenje raĉunara

Sl. 2.41. Tastatura

Tastatura radi na sledećem principu. Pritiskom na neki od tastera

potiskuje se gumeni podmetaĉ na kome se nalazi elektriĉno-provodni

materijal koji ostvaruje elektriĉni kontakt. Tom prilikom se zatvara strujno

kolo na poziciji pritisnutog tastera i generiše se odgovarajući signal. Enkoder

tastature prihvata ovaj signal, prevodi ga u digitalni kod pritisnutog tastera i

šalje ka procesoru. Procesor prihvata kod, dekodira ga i izvršava na primer

ispis pritisnutog tastera na ekranu. Prikljuĉci za današnje tipove tastature su

PS/2 i USB.

II-8.2 MIŠ I NJEMU SLIĈNI UREĐAJI

Miš je ureĊaj za pokazivanje i izbor objekata na ekranu (meniji, prozori,

dijalozi, edit-box-ovi, grafiĉki objekti i sl.) kao i njihovu kontrolu. Sastoji se

od dva ili tri tastera, koji se nalaze sa gornje strane ureĊaja kojima se vrši tzv.

levo, desno i dvostruko levo okidanje. Levo okidanje na neki objekat na

monitoru rezultuje u njegov izvor (selekciju), desno okidanje na objekat daje

specijalni

tasteri

funkcijski

tasteri ostali tasteri numeriĉki

tasteri

tasteri za

navigaciju Windows tasteri modifikujući

tasteri

Alfanumeriĉni tasteri


padajući meni objekta, dok dvostruko levo okidanje na ikonu programa

pokreće izvršavanje programa. Kao rezultat pomeranja miša, vrši se

pomeranje pokazivaĉa miša na monitoru. Pored miša, ureĊaji poput trekbola,

dţojstika, taĉpeda i taĉskrina, takoĊe sluţe za pokazivanje i izbor objekata na

ekranu.

Postoje u osnovi dve vrste miševa: miš sa kuglom (elektromehaniĉki) i

optiĉki miš.

Sl. 2.42. Konstrukcija elektromehaniĉkog miša: 1-kuglica, 2-rotirajuća

osovina sa toĉkićem koji naleže na kuglicu, 3- fotodioda, 4- fotosenzor,

5-prekidaĉ

Elektromehaniĉki miš se sastoji iz kućišta sa tasterima i gumenom

kuglicom koja sa donje strane miša naleţe na podlogu po kojoj se miš kreće

(sl. 2.42). Unutar kućišta miša nalaze se diskovi sa prorezima, fotodiode,

fotosenzor i taster za okidanje. Pomeranje miša po ravnoj površini dovodi do

okretanja kuglice u odreĊenom smeru, pri ĉemu se kretanje kodira u elektriĉne

signale preko dva diska sa prorezima, fotodiode i fotosenzora. Dobijeni

elektriĉni signali odreĊuju poloţaj i kretanje pokazivaĉa miša na ekranu.

Rezolucija elektromehaniĉkih miševa iznosi oko 520 dpi (taĉaka po inĉu).

Za razliku od elektromehaniĉkog miša, optiĉki miš svoj rad zasniva na

refleksiji svetlosti od podloge po kojoj se miš kreće i odreĊenim tehnikama

kodiranja. Izvor svetlosti u obliku LED diode kao i detektor reflektovane

svetlosti, tzv. CCD ĉip nalaze se sa donje strane miša. Kada se optiĉki miš

pomera po nekoj podlozi koja odbija svetlost, CCD ĉip snima sliku podloge

koju osvetljava LED dioda i poredi je sa prethodnom slikom i na taj naĉin

detektuje pomeranje miša. Rezolucija ovih miševa je veća i kreće se do 800

dpi.

1 2 3

4

5


Povezivanje današnjih miševa sa raĉunarom vrši se kablom (pomoću

PS/2 ili USB prikljuĉka) ili beţiĉno. Za beţiĉno povezivanje koristi se

poseban dodatak (tzv. baza) koja prima signale od miša pomoću infracrvenih

(IR) ili radio talasa (RF). Baza se prikljuĉuje preko USB porta na raĉunar. Da

bi beţiĉni miš funkcionisao mora da ima sopstveno napajanje (baterije).

Trekbol (trackball) je sliĉan

mehaniĉkom mišu pošto poseduje kuglicu

koja moţe da se okreće (sl. 2.43). MeĊutim,

umesto da se kuglica pomera po ravnoj

podlozi, ona se kod trekbola pokreće prstima.

Smer okretanja kuglice odreĊuje pomeranje

kursora po ekranu.

Dţojstik umesto kuglice, kao kod miša,

ima pokretnu palicu koja sluţi za pomeranje

pokazivaĉa ili grafiĉkih objekata na monitoru.

Pritiskom na dugmad, koja su ugraĊena na

ureĊaju, zadaju se komande. Dţojstik se

koristi uglavnom za igre.

Taĉped (touchpad) je ureĊaj sa ploĉom osetljivom na dodir koji ima

sliĉnu namenu kao i miš (sl. 2.44, 2.45). Pred ploĉice osetljive na dodir,

sastavni deo taĉpeda su i tasteri za levi i desni klik kao i klizaĉ za skrolovanje

prozora. Taĉped je standardna komponenta laptop raĉunara, ali se proizvodi i

kao zasebni ureĊaj koji se pomoću kabla povezuje na neki od portova

raĉunara (sl. 2.45).

Taĉskrin (touchscreen) je ekran osetljiv na dodir koji, pored toga što

standardno sluţi za prikaz slike, istovremeno i prihvata informacije sa ekrana

dobijene pritiskom ekrana prstima ili specijalnom olovkom. Na taj naĉin,

raĉunari koji poseduju ovaj tip ekrana nemaju potrebe za mišem, a ponekad i

za tastaturom (dţepni raĉunari) (sl. 2.46).

Grafiĉka tabla (graphics tablet) sastoji se od ravne površine osetljive

na dodir na koju korisnik moţe da crta slike koristeći specijalnu olovku (sl.

2.47), pri ĉemu se slika pojavljuje na monitoru raĉunara sa kojim je grafiĉka

tabla povezana. Aktivna površina table je osetljiva na razliĉite pritiske olovke.

Sl. 2.44. Taĉped na prenosivom

raĉunaru

Sl. 2.45. Taĉped kao poseban

ureĊaj

Sl. 2.43. Trekbol

tasteri

kuglica

toĉkić


Sl. 2.46. Taĉskin Sl. 2.47. Grafiĉka tabla

II-8.3 SKENER

Skener je ulazni ureĊaj koji ĉita tekst, fotografiju ili rukopis sa papira i

prevodi ih u digitalne podatke razumljive raĉunaru tj. u digitalnu sliku.

Princip rada skenera je sledeći. Iz pokretnog svetlosnog izvora skenera

emituje se svetlost koja se reflektuje od površine dokumenta ka optiĉkom

detektoru skenera, koji registruje intenzitete i boje piksela na slici dokumenta.

Slika se u raĉunaru dobija u digitalnom obliku kao rastera slika, a posebnim

programima moţe da se dalje obraĊuje ili pretvara u znakovne i numeriĉke

podatke, koristeći neki od algoritama za prepoznavanje teksta. Rezolucija

skenera se uobiĉajeno meri u taĉkama po inĉu (dpi) ili pikselima po inĉu

(ppi). Moderni skeneri imaju minimalnu rezoluciju 1200x600 dpi. Postoji i

tzv. interpolirana rezolucija koja se postiţe softverski. Prema obliku i nameni

razlikujemo stone i ruĉne skenere (sl. 2.48 i 2.49).

Ĉitaĉ bar koda je specijalna vrsta skenera pomoću koga se ĉita bar kod

na nalepnicama proizvoda. Bar kod predstavlja jedinstvenu kombinaciju

vertikalnih linija koje se koriste za šifriranje komercijalnih proizvoda u cilju

automatskog unošenja i aţuriranja podataka o prometu proizvoda.

Sl. 2.48. Stoni skeneri Sl. 2.49. Ruĉni

skeneri


II-8.4 MIKROFON I KAMERA

Mikrofon je ulazni ureĊaj koji je neophodan za snimanje zvuka, ali

moţe da posluţi i za komuniciranje preko Interneta. To je analogni ulazni

ureĊaj koji pomoću membrane registruje zvuĉne talase i prevodi ih u

kontinualni elektriĉni signal koji se dalje vodi na zvuĉnu karticu ili integrisani

audio ĉip raĉunara. U zvuĉnoj kartici ili audio ĉipu se vrši dalja obrada

zvuĉnog signala.

Digitalna video kamera je elektronski digitalni ureĊaj koji se koristi za

digitalno snimanje fotografija i video zapisa (sl. 2.50). Ovi ureĊaji generišu

sliku pomoću specijalizovanog mikroĉipa tipa CMOS ili CCD. CCD je

sastavljen od velikog broja fotoosetljivih ćelija, koje vrše digitalizaciju slike

generišući digitalne podatke o poloţaju, nijansi boje i stepenu osvetljenosti

pojedinih mikroskopskih površina slike (piksela). Tako dobijeni digitalni

podaci upisuju se u obliku razliĉitih grafiĉkih ili video formata u memorijski

modul aparata (DVD minidisk, HD ili fleš memorija). Za jednu sekundu video

snimka, prema video standardima potrebno je snimiti bar 25 sliĉica da bi se u

snimku dobili koliko-toliko prirodni pokreti bez "poskakivanja". Digitalne

video kamere se pomoću USB kabla povezuju na raĉunar i na taj naĉin je

moguće memorijski sadrţaj kamere prebaciti na hard disk raĉunara.

Sl. 2.50. Digitalna kamera Sl. 2.51. Web kamere

Web kamera (sl. 2.51) je vrsta digitalne video kamere koja je direktno

spojena na raĉunar sa ciljem snimanja i prenošenja video signala preko

raĉunarske mreţe (Interneta). Uglavnom se koristi za video konferencije kao i

za vizuelni kontakt meĊu pojedinaĉnim sagovornicima koji komuniciraju

preko Interneta.

http://hr.wikipedia.org/wiki/Pixel

http://hr.wikipedia.org/wiki/Digitalne_kamere#Slikovni_formati

http://hr.wikipedia.org/wiki/Digitalne_kamere#filmski_formati

http://bs.wikipedia.org/wiki/Ra%C4%8Dunar

http://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=Video_signal&action=edit

http://bs.wikipedia.org/wiki/Internet


II-8.5 ĈITAĈ MEMORIJSKIH KARTICA

Ĉitaĉ memorijskih kartica je ureĊaj koji se koristi za ĉitanje memorijskih

kartica koje danas predstavljaju uobiĉajene memorijske module gotovo svih

digitalnih ureĊaja (digitalne kamere i aparati,

igraĉke konzole, mobilni telefoni itd). Na trţištu

se trenutno koristi na desetine vrsta memorijskih

kartica i moţe se pojaviti problem prenošenja

podataka sa njih u raĉunar i obrnuto. U cilju

rešavanja ovog problema napravljeni su posebni

ureĊaji koji mogu da ĉitaju više vrsta

memorijskih kartica. Dovoljno je samo ubaciti

memorijsku karticu u ĉitaĉ, koji je prethodno

povezan sa raĉunarom, i prenos podataka sa

kartice na raĉunar je omogućen. Ĉitaĉi

memorijskih kartica mogu biti integrisani u

kućište raĉunara, a mogu se izraĊivati i kao

zasebne komponente koje se pomoću USB

prikljuĉka povezuju na raĉunar (sl. 2.52).

II-9 IZLAZNI UREĐAJI

Izlazni ureĊaji sluţe za prezentaciju podataka smeštenih u raĉunaru. U

ove ureĊaje spadaju: monitori, grafiĉka kartica, zvuĉnici, štampaĉi i

projektori. U nastavku se daju osnovne karakteristike i funkcionalnost izlaznih

ureĊaja.

II-9.1 MONITORI

Monitor je deo izlazne opreme raĉunara koji omogućava permanentno

praćenje aktivnosti u raĉunarskom sistemu. Smatra se da su tastatura i monitor

osnovni ulazni i izlazni ureĊaji. Kada korisnik unosi podatke, oni se prikazuju

na monitoru. Isto tako, rezultati rada raĉunara, kao i eventualne programske

poruke, prikazuju se na monitoru.

Raĉunar stvara slike na monitoru slaţući jedan po jedan element slike

koji nazivamo piksel. Da bi se mogle prikazivati pokretne slike, pikseli se

moraju prikazivati 60 ili više puta u sekundi. Ukoliko ţelimo prikazivati slike

u boji, onda svaki piksel dodatno treba razloţiti na tri nezavisna dela,

subpiksela.

Sl. 2.52. Ĉitaĉ

memorijskih kartica


Osnovne karakteristike monitora su: veliĉina ekrana, rezolucija i dubina

boja. Veliĉina ekrana se iskazuje kao duţina dijagonale monitora merena u

inĉima. Rezolucija ekrana predstavlja proizvod broja horizontalnih i

vertikalnih piksela. Na primer, rezolucija od 1024x768 piksela znaĉi da je

slika na monitoru sastavljena od 1024 (horizontalnih) x 768 (vertikalnih)

piksela. Dubina boja predstavlja broj boja pomoću kojih se moţe predstaviti

jedan piksel i izraţava se u bitovima. Današnji monitori imaju standardno 32

bitnu dubinu boja, što znaĉi da jedan piksel moţe sa se opiše sa 32 92 4.295 10 razliĉitih boja.

Prema konstrukciji raĉunarski monitori se dele na dve grupe: monitori sa

katodnom cevi (CRT monitori) i monitori sa ravnim ekranom (LCD, TFT i

plazma monitori).

II-9.1.1 CRT monitori

CRT monitori su monitori sa katodnom cevi. U zadnjem delu katodne

cevi (sl. 2.53) postavljena su tri elektronska topa koji odašilju po jedan mlaz

elektrona. Snopovi elektrona prolaze kroz magnetska soĉiva koja ih

usmeravaju horizontalno i vertikalno, zatim kroz masku sa malim otvorima i

na kraju udaraju u jedan piksel na prednjem delu monitora, koji je premazan

fosforescentnim materijalom. Svaki piksel na monitoru sastoji se od tri

odvojene ali veoma bliske fosforescentne taĉkice (R,G,B). Pri tome, svaka od

taĉkica jednog piksela, pod dejstvom tri elektronska mlaza, zasvetli u

odreĊenoj nijansi crvene (R), zelene (G) ili plave (B) boje. Kombinovanjem

intenziteta crvene, zelene i plave boje jednog piksela dobija se njegova

rezultujuća boja (sl. 2.54).

Iscrtavanje jedne slike na CRT ekranu (sl. 2.55) obavlja se periodiĉnim

ispisivanjem horizontalnih linija, piksel po piksel, na sledeći naĉin. Ciklus

poĉinje osvetljavanjem gornje leve taĉke na ekranu snopom od tri elektronska

zraka i iscrtavanjem prve horizontalne linije, piksel po piksel, uz pomoć

magnetnih soĉiva koja vode tri zraka duţ horizontalne linije. Kada zraci doĊu

do kraja linije, magnetna soĉiva ih vraćaju na poĉetak sledećeg reda i

zapoĉinje se iscrtavanje nove linije na monitoru. Postupak se ponavlja sve dok

se ne iscrta i poslednja linija slike na ekranu. Broj horizontalnih linija

odgovara vertikalnoj rezoluciji monitora. Iscrtavanjem poslednje linije,

formirana je jedna slika na monitoru. Tada se zraci, pomoću magnetskih

soĉiva, vraćaju na poĉetak prvog reda i poĉinje se sa ponovnim iscrtavanjem

prve linije. Da bi se dobila stabilna slika bez treperenja, potrebno je da se slike

iscrtavaju (osveţavaju) na monitoru sa frekvencijom od 60 Hz ili više.

Frekvencija osveţavanja CRT ekrana predstavlja dakle broj iscrtanih slika u


jednoj sekundi. U zavisnosti od rezolucije, kod današnjih monitora

frekvencija osveţavanja ekrana obiĉno iznosi od 60-80Hz.

Sl. 2.53. Popreĉni presek monitora sa katodnom cevi

Sl. 2.54. Konstrukcija CRT monitora:

A-elektronski top, B-balon katodne cevi,

C-magnetna soĉiva, D-zaslon katodne

cevi, F-rešetka

Sl. 2.55. Kretanje

elektronskog mlaza po

zaslonu katodne cevi

II-9.1.2 Mоnitori sa ravnim ekranom

Monitori sa ravnim ekranom monitori novijeg datuma. Znatno su tanji od

CRT monitora, imaju manju potrošnju elektriĉne energije, ali su nešto skuplji.

U zavisnosti od tehnologije koja je korišćena za kreiranje slike monitora sa

ravnim ekranom, razlikujemo monitore sa teĉnim kristalom, LED i plazma

monitore.

Elektonski top Magnetna

soĉiva

Elektonski

mlaz

Maska za

senke

Staklena cev

Okvir Zaslon od fosfora

Zaslon ekrana


Monitori sa teĉnim kristalom (LCD) svoj rad zasnivaju na materijalu

od teĉnog kristala koji se postavlja izmeĊu staklenih ploĉa koje ga drţe na

okupu. Teĉni kristal se po osobinama nalazi izmeĊu ĉvrstog i teĉnog

agregatnog stanja i ima osobinu da moţe da menja ravan polarizacije svetlosti

koja prolazi kroz njega. Stanje taĉkastih delova teĉnog kristala (piksela) se na

veoma jednostavan naĉin moţe kontrolisati elektriĉnim poljem koje se stvara

pod uticajem elektriĉnog napona koji se dovodi na specijalno dizajnirane

matrice elektrode. Za elektrode se koristi specijalni materijal koji propušta

svetlost, kako one ne bi remetile rad monitora.

U zavisnosti od realizacije matrice elektroda, razlikujemo sledeće dve

vrste monitora sa teĉnim kristalom: monitori sa pasivnom matricim i monitori

sa aktivnom matricom (TFT monitori).

Monitori sa pasivnom matricom sadrţe dva naspramna sloja svetlosno

providnih, pasivnih elektriĉnih elektroda, koji se nalaze sa obe strane teĉnog

kristala (sl 2.56.a). Linije elektroda iz naspramnih slojeva elektroda su

uzajamno postavljene pod uglom od 90O tako da formiraju matricu elektroda

sa vrstama i kolonama. Preseci vrsta i kolona definišu piksele monitora. Na

primer, na sl 2.56.a, u preseku 3. reda i 2. kolone definisan je piksel (3,2).

Ukoliko se dovede napon na elektrode iz 2. kolone i 3. vrste uspostaviće se

elektriĉno polje u taĉki preseka ovih elektroda, tj. na poziciji poksela (3,2).

Ovo polje će promeniti svojstva kristala piksela (3,2) tako da će on postati

neprovidan, tj. crn. Po prestanku dejstva napona neprovidni piksel kristala se

vraća u prvobitno povidno stanje. Kod LCD monitora, ovo vraćanje se ne

dešava trenutno već sa odreĊenim zakašnjenjem. Vreme odziva LCD

monitora je vreme potrebno da se piksel promeni iz potpuno belog u crni

piksel i obrnuto.

a. Pasivna matrica b. Aktivna matrica sa tranzistorima

Sl. 2.56. Struktura LCD monitora

Nedostaci LCD monitora su suviše veliko vreme odziva za današnje

potrebe i slaba kontrast. Zbog toga je većina proizvoĊaĉa monitora prešla na

2.

kolona 3.

red

Piksel (3,2)


proizvodnju monitora sa tzv. aktivnom matricom (TFT monitori) kod kojih se

ovi problemi ne pojavljuju.

Sl. 2.57 Popreĉni presek TFT monitora

Prvi monitori sa aktivnom matricom napravljeni su tokom devedesetih

godina prošlog veka. Ovi monitori se nazivaju TFT (Thin Film Transistor)

monitori zato što je matrica, umesto pasivnih elektriĉnih vodova kao što je to

sluĉaj kod LCD monitora, saĉinjena od aktivnih elemenata (tranzistora). Na

sl. 2.56.b, sa gornje strane prikazana je specijalna matrica tranzistora. Mala

kockica na slici je oznaka za jedan tranzistor koji kontroliše jedan piksel u

teĉnom kristalu. Za prikazivanje slika u boji, umesto jednog tranzistora po


pikselu koriste se tri tranzistora, po jedan za R, G i B boju. TFT monitori

sadrţe obavezno pozadinsko osvetljenje (ţuta svetlost), vertikalni polarizujući

filter, sloj stakla, film sa tranzistorima, sloj od teĉnog kristala, RGB filtar,

horizontalni polarizujući filtar i prednji panel (sl.2.57).

LED (Light Emitting Diode) monitori se sastoje od velikog broja vrlo

malih LED dioda poreĊanih u obliku mreţe na ekranu. U zavisnosti od

primljenog signala, svaka dioda zasvetli odgovarajućom bojom i intenzitetom,

ĉime se formira slika na ekranu.

Plazma monitori (Gas Plasma Display) poseduju stotine hiljada malih

ćelije (piksela) napunjenih pogodno izabranim gasom, koje su smeštene

izmeĊu dveju staklenih ploĉa (sl. 2.58). Svaki piksel je saĉinjen od tri

odvojene subpikselske ćelije, ĉiji su unutrašnji zidovi premazani razliĉito

obojenim fosfornim materijalom: crvenim, zelenim i plavim. Dakle, jedan

subpiksel sadrţi fosfor koji daje crvenu svetlost, drugi stvara zelenu a treći

subpiksel generiše plavu svetlost. Unutar ovog "staklenog" sendviĉa, sa obe

strane ćelija, smeštene su i dugaĉke elektrode za adresiranje i providne

elektrode. Elektrode za adresiranje se nalaze iza ćelija, a ispred zadnje

staklene ploĉe. Providne elektrode su postavljene izmeĊu ćelija i prednje

staklene ploĉe. U preseku date elektrode za adresiranje i providne elektrode

nalazi se odgovarajući subpiksel.

Sl. 2.58 Popreĉni presek plazma monitora.

DovoĊenjem napona na odreĊenu elektrodu za adresiranje i providnu

elektrodu, vrši se jonizacija gasa u odgovarajućoj ćeliji (subpikselu). Tada u

ćeliji protiĉe elektriĉna struja koja stimulišu atome gasa da oslobaĊaju

dielektriĉni sloj

providne elektrode

sloj MgO

ćelije sa gasovima

(pikseli)

fosfor

providne elektrode

zaštitni sloj adresnih

elektrode


nevidljive ultravioletne fotone. OsloboĊeni ultravioletni fotoni stupaju u

interakciju sa fosfornim materijalom ćelije, pri ĉemu se zraĉi vidljiva svetlost

odreĊene boje. Kombinovanjem boja i intenziteta tri subpiksela formira se

rezultujuća boja piksela.

II-9.2 GRAFIĈKA KARTICA

Grafiĉka ili video kartica je sklop koji generiše i kontroliše signale koje

raĉunar šalje na monitor. Svaki raĉunar mora imati grafiĉku karticu, kako bi

se na njega mogao prikljuĉiti monitor. Ona pretvara digitalne signale iz

raĉunara u oblik prihvatljiv za monitor. Grafiĉka kartica moţe biti integrisana

na matiĉnoj ploĉi ili se kao zasebna kartica (sl. 2.59) postavlja u AGP ili PCIE

slot na matiĉnoj ploĉi. Moţe imati jedan ili više izlaza od kojih se najĉešće

sreću: VGA izlaz za CRT monitore, DVI izlaz za LCD monitore, TV (OUT)

izlaz za TV i VIVO (Video IN/Video OUT) izlaz za TV kod boljih grafiĉkih

kartica.

Sl. 2.59. Grafiĉka kartica

Kartice se razlikuju po brzini generisanja i kvalitetu prikaza slike i

ugraĊenoj memoriji. Od ovih karakteristika zavisi i cena kartice koja veoma

varira. Glavni delovi grafiĉke kartice su: grafiĉki procesor (GPU), video

memorija (VRAM) i digitalno-analogni pretvaraĉ (RAMDAC) (sl. 2.60).

Grafiĉki procesor je najvaţniji deo kartice. Njegov zadatak je da

generiše sliku na zahtev nekog sistemskog ili aplikativnog softvera upućenog

preko AGP ili PCIE magistrale i da istu pošalje u video memoriju.

http://www.zoki.hr/skola/maticnaploca.htm

http://www.zoki.hr/skola/monitor.htm

http://bs.wikipedia.org/wiki/Grafi%C4%8Dki_procesor


Grafiĉka kartice imaju na sebi posebnu, dodatnu memoriju u kojoj su

smeštene informacije o slici koja se šalje na monitor. Ova memorija se naiva

video memoriju (VRAM). Da bi brzine bile zadovoljavajuća, za potrebe

VRAM-a koriste se vrlo brzi memorijski ĉipovi ĉija brzina višestruko

prevazilazi brzinu RAM memorije.

Sl. 2.60. Komponente grafiĉke kartice i naĉin generisanja slike

na CRT i LCD monitorima

Digitalno-analogni pretvaraĉ je elektronska komponenta grafiĉke

kartice saĉinjena od male koliĉine SRAM memorije za potrebe skladištenja

palete boja i tri brza digitalno analogna konvertera ĉiji je zadatak da generišu

analogne signale (RGB) za analogni monitor. Za generisanje digitalnog izlaza

na grafiĉkoj kartici koriste se direktno podaci iz VRAM-a, tako da se

RAMDAC tada ne koristi.

Usled toplotne disipacije, koja je kod današnjih kartica sva izraţenija,

grafiĉke kartice obavezno poseduju i sistem za hlaĊenje u obliku pasivnog

hladnjaka sa ventilatorom.

Vaţna svojstva kod grafiĉkih kartica su: rezolucija, broj boja i

frekvencija osveţavanja. Ove karakteristike definisane su standardom koga se

pridrţavaju sve grafiĉke kartice i monitori.

Rezolucija predstavlja broj piksela slike po vertikali i horizontali koje

generiše grafiĉka kartica i direktno zavisi od koliĉine video memorije

instalirane na kartici, pošto se u njoj smešta slika. Zavisno od rezolucije,

imamo sledeću podelu grafiĉkih kartica:

640x480 VGA

800x600 SVGA

AGP ili PCIE interfejs

CPJ

grafiĉki

procesor

VRAM

RAM-

DAC

CRT

monitor

LCD

monitor

matiĉna ploĉa

grafiĉka kartica

http://bs.wikipedia.org/wiki/VRAM


1024x768 XGA

1280x1024 SXGA

1600x1200 UXGA

Broj boja (paleta boja) koje video kartica moţe da prikaţe meri se

brojem bitova potrebnih za prikaz boja. Današnje grafiĉke kartice po pravilu

mogu da podrţe 16-bitnu i 32-bitnu paletu boja.

Frekvencija osveţavanja predstavlja broj generisanih slika u jednoj

sekundi. Meri se u Hz i uobiĉajeno se kreće u granicama od 60 Hz do 85 Hz.

Sva tri svojstva grafiĉke kartice se mogu podešavati pomoću operativnog

sistema i prilagoditi monitoru. Treba zapaziti da kvalitetan i skup monitor koji

podrţava rezoluciju od 1600x1200 sa više desetina hiljada boja, neće pokazati

svoj kvalitet ako se pobuĊuje VGA karticom rezolucije 640x480.

II-9.3 ZVUĈNICI

Zvuĉnici (sl. 2.61) su izlazni ureĊaji pomoću kojih se reprodukuje zvuk.

Oni se povezuju na zvuĉnu karticu i najĉešće imaju sopstveni pojaĉavaĉ tako

da mogu da reprodukuju zvuk u prostoru. Unutar zvuĉnika postoji membrana

koja vibrira pod uticajem magnetnog polja elektromagneta koji se napaja

elektriĉnom strujom iz pojaĉavaĉa zvuĉnika.

Sl. 2.61. Razne vrste zvuĉnika

Postoji više vrsta zvuĉnika u odnosu na izgled, snagu, reprodukciju i

naĉin povezivanja sa zvuĉnom karticom. Danas se ĉesto koriste tzv. zvuĉni

sistemi (Subwoofer/Satellite Systems) koji su zasnovani na povezivanju većeg

broja zvuĉnika u sistem zvuĉnika pri ĉemu je svaki zvuĉnik zaduţen za

odreĊeni zvuĉni efekat.

PC zvuĉnik je mali zvuĉnik koji se nalazi unutar kućišta raĉunala i

spojen je na matiĉnu ploĉu. Naziva se još i PC beeper zato što odjednom

moţe ispustiti samo jedan ton (beep) i sluţi za upozorenja.



II-9.4 PROJEKTORI

Projektor je ureĊaj koji reprodukcije slike sa grafiĉke kartice pomoću

svetlosnog snopa na platnu ili nekom drugom zaslonu. Projektor konvertuje

naponski signal sa grafiĉke kartice u svetlosni signal koji se sistem optiĉkih

soĉiva uvećava i projektuje na platno. Projektor se upotrebljava za potrebe

prezentcije ili za kućni bioskop.

Sl. 2.62. Razne vrste projektora

U osnovi svakog projektora je lampa koja emituje svetlost. Jaĉina

svetlosti lampe je vaţna karakteristika projektora i mjeri se u ANSI lumenima.

Npr. za prostorije male veliĉine potrebni su projektori sa lampama jaĉine

svetlosti od 1000 do 1500 lumena, za srednje prostorije od 1500-3000 lumena,

a za velike prostorije,kao što su konferencijske dvorane, preko 3000 lumena.

Formati slika koje projektor moţe da generiše su 4x3 (prezentacijski

monitori) i 16x9 (format za kućni bioskop).

Rezolucije projektora predstavlja broj piksela po inĉu. Za 4x3 format ona

iznosi: VGA (640x480), SVGA (800x600), XGA (1024x768) i SXGA

(1280x1024, 1600x1200), dok za 16x9 format ona iznosi: 852x480, 1024x576

i HDTV (1280x720).

Za povezivanje projektora i raĉunara mogu se koristiti razni analogni i

digitalni prikljuĉci sa grafiĉke kartice, kao što su VGA, S-video ili DVI.

II-9.5 ŠTAMPAĈI

Štampaĉi su izlazni ureĊaji koji sluţe za štampanje elektronskih

dokumenata na papiru. Zavisno od korišćene tehnologije štampe, oni se dele

na: matriĉne, ink-dţet i laserske štampaĉe.

http://www.zoki.hr/prikljucci/karticeprikljucci.htm


II-9.5.1 Matriĉni štampaĉi

Matriĉni štampaĉi rade na principu ostavljanja mehaniĉkog otiska na

papiru koristeći mastilo sa trake za štampanje koja se nalazi odmah iznad

papira. Otisak pojedinih slova ili grafiĉkih elemenata na papiru ostvaruje se

pomoću posebno napravljene glave za štampanje koja se kreće levo-desno

iznad papira i trake, dok se papir sinhronizovano pomera napred (sl. 2.63) pod

dejstvom koraĉnog motora i zupĉastog kaiša. Glava štampaĉa sadrţi odreĊeni

broj iglica poreĊanih u matricu, ĉiji vrhovi po potrebi mogu da se izbace

frontalno ispred glave pomoću elektromagnetnog upravljaĉkog sistema. Tom

prilikom izbaĉene iglice udaraju u traku koja onda naleţe na papir

ostavljajući crni trag mastila na njemu. Štampanje se vrši znak po znak duţ

jednog reda na papiru pri ĉemu se papir sinhronizovano pomera radi

štampanja ostalih redova. U zavisnosti od broja iglica razlikujemo štampaĉe

sa 9, 18 ili 24 iglica (pinova).

Sl. 2.63. Naĉin ispisivanja

pomoću matriĉnog štampaĉa

Zbog sporosti i buke, danas se ovi štampaĉi sve manje upotrebljavaju.

MeĊutim, oni su nezamenljivi kada je potrebno odštampati istovremeno

nekoliko kopija istog dokumenta na višeslojnom indigo papiru. Brzina

štampanja matriĉnih štampaĉa iznosi nekoliko papira u minuti, a sa jednom

trakom za štampanje moţe se odštampati nekoliko stotina stranica dokumenta.

Odštampani dokument je u crno-beloj boji.

II-9.5.2 Ink-dţet štampaĉi

Za razliku od matriĉnih štampaĉa koji koriste pritisak iglica na traku za

štampanje, ink-dţet štampaĉi koriste tehnologiju izbacivanja sitnih kapljica

7 9 18 24 pin


mastila odreĊenih boja na papiru. Kapljice se izbacuju iz ketridţa (sl. 2.64) za

crnu boju i tri kolor boje (cijan, magenta i ţuta) kroz vrlo uzane mlaznice na

glavi štampaĉa. Zbog toga se ovi štampaĉi nazivaju i „pljuckavci“. Mlaznice

su poreĊane u jednu matricu a njihov broj zavisi od vrste štampaĉa. Izbaĉene

kapljice mastila upija papir pri ĉemu dolazi do taĉkastog mešanja boja

susednih kapljica mastila i na taj naĉin se na papiru formira slika dokumenta u

boji. Pri tome vaţi pravilo: što su izbaĉene kapljice mastila manje i mlaznice

gušće, štampa je kvalitetnija.

Sl. 2.64. Ink-jet štampaĉi; kertridž sa mastilom

za ink-jet štampaĉe

Prema naĉinu formiranja kapljica razlikujemo nekoloko vrasta ink-dţet

štampaĉa od kojih su najpoznatiji: termiĉki i vibracioni (piezoelektriĉni).

Sl. 2.65. Princip rada termiĉkog

ink-džet štampaĉa

Sl. 2.66. Princip rada

piezoelektriĉnog ink-džet štampaĉa

U najpopularnije i najjeftinije ink-dţet štampaĉe spadaju termiĉki

štampaĉi, koji su se prvi put pojavili 1977. god. Ovaj metod ink-dţet štampe

koriste Canon i Hewlett-Packard. Glava ovakvih štampaĉa sastoji se od više

stotona mlaznica sa grejaĉima poreĊanih u matricu (sl. 2.65). pomoću grejaĉa

vrši se zagrevanje mastila u mlaznici, pri ĉemu se formira mehur koji svojim

širenjem u mlaznici prosto katapultira kapljicu mastila iz mlaznice. Nakon

toga gasi se grejaĉ, a usled hlaĊenja mlaznice, mehur se smanjuje. Zbog


kapilarnog efekta dolazi do punjenja mlaznice mastilom iz rezervoara

(ketridţa). Glavna ograniĉenja termiĉkih štampaĉa su mogućnost korišćenja

iskljuĉivo mastila rastvorljivih u vodi. Oni su jedni od najjeftinijih ink-dţet

štampaĉa i koriste se kao kućni štampaĉi. Ovo je metod kojim se najradije

sluţe firme.

Drugi tip ink-dţet štampaĉa, koji je patentirao Epson, je vibracioni. On

se najĉešće se koristi za profesionalnu upotrebu. Na kraju svake mlaznice u

glavi vibracionog štampaĉa nalazi se piezoelektriĉni element koji je povezan

na izvor elektriĉnog napona (sl. 2.66). Uloga piezoelektriĉnog elementa jeste

da pod dejstvom napona poveća svoju zapreminu i time potisne kapljicu

mastila iz mlaznice. Po iskljuĉivanju napona, kristal se vraća u prvobitno

stanje i mlaznica se usled kapilarnog efekta ponovo puni mastilom. Glave

vibracionih štampaĉa nešto su skuplje u odnosu na glave termiĉkoh štampaĉa,

ali nude nekoliko posebnih pogodnosti – mogu da koriste više vrsta mastila,

ekonomiĉnije su i izdrţljivije.

Kod piezo ink-jet tehnologije glava je skupa, pa predstavlja sastavni deo

štampaĉa i menja se samo ako se pokvari ili nepovratno zaĉepi. Zbog toga je

Epson uloţio veliki trud u izbor odgovarajućeg mastila i konstrukciju glave,

kako bi smanjio moguće probleme. Kod HP ink-jet štampaĉa glava sa

mlaznicama je na ketridţima, ĉime se eliminiše problem koji postoji kod

Epsona, ali ovakvo rešenje je poskupelo proizvodnju samog ketridţa.

II-9.5.3 Laserski štampaĉi

Laserski štampaĉi rade na principu nanošenja i oĉvršćavanja

štamparskog tonera u praškastom obliku na papir uz pomoć fotoosetljivog

valjka sa glave štampaĉa i izvora laserske svetlosti (sl. 2.67). U srcu laserskog

štampaĉa nalazi se rotirajući valjak – fotoreceptor koji poseduje specijalni sloj

na svom omotaĉu koji ima sposobnost kontrole naelektrisavanja svake

njegove taĉke pozitivnim ili negativnim naelektrisanjem.

Princip rada laserskih štampaĉa identiĉan je radu obiĉnih fotokopir

ureĊaja. Stranica dokumenta koja se štampa šalje se u internu memoriju

štampaĉa kao digitalna slika stranice. Na osnovu ovako uĉitane digitalne slike

elektronika štampaĉa vrši upravljanje laserskim zrakom (sl. 2.68), koji na

fotoosetljivom valjku kreira virtuelnu sliku dokumenta. Deo površine valjka

neposredno ispred mesta gde se iscrtava slika laserskim zrakom negativno se

polariše pomoću elektrišućeg elementa (sl. 2.69), a svaka taĉka ove površine

koja se osvetli laserskim zrakom menja negativno naelektrisanje u pozitivno.

Tako se stvara negativ virtuelne slike u obliku naelektrisanih taĉaka valjka.

Ĉestice tonera iz kasete sa tonerom (sl. 2.67), koje su negativno

naelektrisane, bivaju privuĉene od pozitivno naelektrisanih taĉka valjka koje


dolaze u dodir sa njima. Na taj naĉin, samo ona mesta na valjku koja su bila

osvetljena laserskim zrakom prihvatiće ĉestice tonera na sebi. Ostali deo

valjka će biti ĉist, bez tonera.

Sl. 2.67. Princip rada laserskog štampaĉa (popreĉni presek)

Papir se pre nailaska na valjak polariše pozitivno tako da se suprotno

naelektrisane ĉestice tonera sa valjka lepe na papir ĉim doĊu u kontakt sa

Sl. 2.68. Iscrtavanje virtuelne slike na

valjku

Sl. 2.69. Naelektrisavanje

valjka negativnim

naelektrisanjem

Izvor

visokog

napona

Rotacija

valjka

Negativni

joni

Negativno naelektrisana površ valjka

Linija iscrtavanja

Kretanje zraka

Soĉivo

La

se

r

Ogledalo za

skeniranje

Memorija

štampaĉa


njim. Zalepljeni toner na papiru se zatim „fiksira“ zagrevanjem pomoću

grejaĉa za fiksiranje (sl. 2.67), tako da se dobija stabilan i ĉvrst otisak na

papiru. Na kraju postupka štampanja, papir izlazi iz štampaĉa i pada u odeljak

za odštampane papire.

U toku štampanja, valjak štampaĉa mora permanentno da se ĉisti od

ostataka tonera. Ĉišćenje se obavlja u dva koraka. Prvi korak podrazumeva

mehaniĉko ĉišćenje, kada se zaostali toner mehaniĉki skida sa onog dela

površine valjka koji se odvaja trenutno od papira. Skinuti toner se odlaţe u

kasetu za skupljanje otpadnog tonera. Drugi korak jeste elektriĉno ĉišćenje

pomoću razelektrišućeg elementa. Tada se vrši potpuno skidanje preostalih

ĉestica tonera koje su zaostale nakon mehaniĉkog ĉišćenja.

Kolor laserski štampaĉi rade na istom principu kao i monohromatski.

MeĊutim, slika u boji se sada šalje na 4 fotooesetljiva valjka za ĉetiri razliĉite

boje (crna, magenta, cyan, i ţuta) koji formiraju elektriĉni negativ slike, svaki

u svojoj boji. Koristeći po jedan toner za svaki valjak, od 4 elektriĉnih

negativa, formira se rezultujuća slika na papiru.

Prednost laserskih štampaĉa je velika brzina štampanja (10-20 stranica u

minuti) i niska cena po odštampanoj stranici, iako je sam ureĊaj relativno

skup. MeĊutim, u poslednjih nekoliko godina cene laserskih crno-belih

štampaĉa za liĉnu upotrebu su drastiĉno pale, tako da su oni postali dostupni

širem krugu kupaca.

II-10 ULAZNO-IZLAZNI UREĐAJI

Ulazno-izlazni ureĊaji su komponente raĉunarskog sistema koje

istovremeno obavljaju funkcije i ulaznih i izlaznih ureĊaja. U ovu grupu

ureĊaja najĉešće spadaju: zvuĉne kartice, mreţne kartice i razne vrste

modema. U ulazno-izlazne ureĊaje moţemo svrstati i CD i DVD ureĊaje,

ukoliko oni pored ĉitanja omogućavaju i upis podataka.

II-10.1 ZVUĈNE KARTICE

Zvuĉna kartica je ulazno-izlazna komponenta raĉunarskog sistema koja

obezbeĊuje generisanje i reprodukciju audio signala. Ona sadrţi ĉipove za

obradu zvuka koji pomoću mikrofona pretvaraju analogne zvuĉne signale u

digitalne audio signale, a koristeći zvuĉnike, digitalne audio signale pretvaraju

u zvuk.

Zvuĉna kartica moţe biti izraĊena kao zasebna kartica (sl. 2.70) koja se

postavlja na matiĉnu ploĉu ili moţe biti integrisana na njoj. Ona sadrţi

sledeće komponente: kodek sa analogno-digitalnim (ADC) i digitalno-

http://bs.wikipedia.org/wiki/Zvuk

http://bs.wikipedia.org/wiki/Mati%C4%8Dna_plo%C4%8Da

http://bs.wikipedia.org/wiki/CODEC


analognim konvertorom (DAC), procesor zvuka - DSP (Digital Sound

Processor) i memoriju. Kodek sluţi za konverziju analognih u digitalne

signale i obrnuto, dok je digitalni audio procesor namenjen za sintezu zvuka.

Kvalitet zvuka koga generiše ova kartica prevashodno zavisi od frekvencije

uzorkovanja analognog signala, koja kod 16 bitnih kartica iznosi maksimalno

44 kHz, što u osnovi pokriva frekventni opseg ĉujnosti ljudskog uha. Veća

uĉestanost, npr. od 96 kHz, ima za rezultat još kvalitetniji zvuk.

Veza sa raĉunarom se najĉešće ostvaruje pomoću PCI slota na matiĉnoj

ploĉi. Komunikacija zvuĉne kartice sa zvuĉnicima i mikrofonom ostvaruje se

preko ulaznih i izlaznih konektora na zvuĉnoj kartici.

Sl. 2.70. Zvuĉna kartica

II-10.2 MREŢNA KARTICA

Mreţna kartica (Network Interface Card, NIC) je ulazno-izlazna

raĉunarska komponenta koja omogućava raĉunaru da komunicira preko

raĉunarske mreţe sa drugim raĉunarima. Ova komponenta moţe biti

integrisana na matiĉnoj ploĉi u obliku ĉipa ili se izraĊuje kao posebna kartica

(sl. 2.71). U tom sluĉaju NIC se najĉešće prikljuĉuje na PCI slot. Sa pozicija

mreţe, mreţna kartica se prikljuĉuje pomoću standardnog prikljuĉka RJ45 i

ţiĉanog UTP kabla odreĊene kategorije na drugi raĉunar ili aktivni mreţni

ureĊaj. O mreţnim ureĊajima će biti više reĉi u poglavlju koje obraĊuje

raĉunarske mreţe.

Razlikujemo sledeća dva osnovna tipa mreţnih kartica: Ethernet, koja se

koristi u Ethernet mreţama i Token ring, koja se koristi u Token ring

mreţama. O ovim tipovima raĉunarskih mreţa takoĊe će biti više reĉi kada se

bude govorilo o raĉunarskim mreţama. Svaka od navedenih tipova mreţnih

kartica se projektuje za odreĊene brzine prenosa podataka, koje su

standardizovane i iznose 10 Mbit/s, 100 Mbit/s ili 1000 Mbit/s. Većina ovih

Digitalni procesor zvuka

PCI

konekt

ori

Mikrofon

Linijski ulaz Izlazi

zvuka

http://bs.wikipedia.org/wiki/Zvu%C4%8Dnik

http://bs.wikipedia.org/wiki/Mikrofon



kartica je projektovana da radi na dve brzine, pri ĉemu se u zavisnosti od

mreţnog okruţenja brzina automatski podešava na odreĊenu vrednost.

Sl. 2.71. Mrežna kartica Sl. 2.72. Bežiĉna mrežna

kartica

Pored mreţnih kartica koje se povezuju ţiĉanim kablovima, postoje i tzv.

beţiĉne mreţne kartice koje koriste antenu i radio talase za komunikaciju (sl.

2.72). One mogu da rade u dva reţima rada: adhok i infrastrukturni.

Adhok mod (sl. 2.73) je pogodan za umreţavanje malog broja

ravnopravnih raĉunara na malom geografskom prostoru (na sajamskoj izloţbi,

radnom mestu korisnika, u kući i sl.) Ova mreţa se naziva adhok mreţa jer

zahteva samo partnerske (peer-to-peer) veze u beţiĉnom okruţenju, a ne i

neki od aktivnih mreţnih ureĊaja poput sviĉa ili rutera. Svaki raĉunar

opremljen beţiĉnom mreţnom karticom, moţe se povezati na adhok mreţu,

uz pretpostavku da su zadovoljeni odgovarajući bezbednosni mehanizmi.

MeĊusobni domet raĉunara sa beţiĉnim mreţnim karticama u adhok reţimu

iznosi nekoliko desetina metara i zavisi od otvorenosti prostora.

Sl. 2.73. Adhok režim rada

bežiĉnih mrežnih kartica

Sl. 2.74. Infrastrukturni režim rada

bežiĉnih mrežnih kartica

S

1

S

2

S

3

AP

S1

S2

LAN


U sluĉaju kada se ţeli povećati rastojanje izmeĊu beţiĉnih klijenata na

100-300 m, ili kada se ţeli da se klijenti poveţu na lokalnu oţiĉenu

raĉunarsku mreţu (LAN), kristi se poseban ureĊaj koji se naziva pristupna

taĉka (Access Point - AP). AP se postavlja u centar beţiĉne mreţe, tako da

svi beţiĉni klijenti komuniciraju preko njega. Ako se ţeli dodatno

povezivanje beţiĉnih klijenata i sa LAN-om, onda se AP povezuje sa LAN-

om pomoću UTP prikljuĉka. U sluĉaju kada se za beţiĉno umreţavanje koristi

AP, beţiĉne mreţne kartice rade u infrastrukturnom reţimu rada (sl. 2.74).

II-10.3 MODEM

Modem je mreţni ureĊaj koji se najĉešće koristi se za povezivanje

korisniĉkog raĉunara sa Internetom. TakoĊe, ovaj ureĊaj se moţe koristiti i za

udaljeni pristup drugom raĉunaru kroz iznajmljenu liniju. Postoji više vrsta

modema: analogni (dial-up) modem, xDSL modem i kablovski modem.

Strogo govoreći, samo analogni modem pripada klasi modemskih ureĊaja,

koji rade na principu modulacije i demodulacije signala, dok ostala dva

modema (xDSL i kablovski modem) nisu pravi modemi, pošto iskljuĉivo rade

sa digitalnim signalima. MeĊutim, nazivi xDSL modem i kablovski modem su

se odomaćili na ovim prostorima, tako da ih i mi koristimo jedino iz tog

razloga.

Kao što smo već naveli, analogni modem kodira digitalne podatke iz

raĉunara u analogne elektriĉne signale i šalje ih ka modemu svog provajdera

koristeći standardnu telefonsku pretplatniĉku liniju i javnu telekomunikacionu

mreţu. Obrnuto, analogni signali koji pristiţu do modema iz

telekomunikacione mreţe putem standardne telefonske pretplatniĉke linije,

dekodiraju se u modemu u digitalne podatke koje raĉunar moţe da razume i

prihvati. Iz tog razloga kaţemo da analogni modem ostvaruje analognu vezu

sa jednog kraja uspostavljene veze na drugi kraj. Kada se pomoću modema

uspostavi veza, telefonska linije postaje zauzeta i ne moţe se koristiti za

telefoniranje sve dok se uspostavljena dial-up veza ne raskine. Brzina prenosa

današnjih analognih modema iznosi maksimalno 56 kb/s u dolazećem

saobraćaju, a u odlazećem do 33.4 kb/s. Svi moderni dial-up modemi su

istovremeno i fax i voice modemi. O naĉinu povezivanja raĉunara pomoću

modema biće detaljnije objašnjeno u poglavlju koje govori o raĉunarskim

mreţama.

DSL (Digital Subscriber Line) je komunikacioni ureĊaj koji takoĊe

koristi telefonsku pretplatniĉku liniju za povezivanje na Internet. Za razliku

od analognih modema, DSL modemi ne vrše kodiranje i dekodiranje, tj.

pretvaranje digitalnih podataka u analogne signale i obrnuto, već oni ostvaruju

potpuno digitalni prenos podataka sa jednog kraja veze na drugi kraj.


Postoji više vrsta DSL-a, a za potrebe korisnika najĉešće se koriste

asumetriĉni DSL (ADSL) modemi koji podrţavaju veću brzinu primanja nego

slanja podataka. Ovo je namenski uraĊeno da bi se ekonomiĉnije iskoristio

propusni opseg telefonske parice, pošto se u praksi pokazalo da je dolazeći

saobraćaj (download) ka korisniku mnogo veći nego odlazeći (upload).

Da bi ADSL ureĊaj mogao da funkcioniše, korisnik mora da zakupi

ADSL servisni paket kod nekog provajdera Internet usluga. U tom paketu se

definiše brzina dolazećeg i odlazećeg saobraćaja, koliĉina podataka koje

korisnik moţe da dovuĉe sa Interneta i naravno cena usluge. Današnje brzine

pristupa ADSL-a u odlazećem saobraćaju kreću se od 1MB/s do maksimalno

teorijskih 8 Mb/s. Zakupljena brzina pristupa je fiksna i ne zavisi od

saobraćaja ostalih ADSL korisnika kod datog provajdera.

Ispred ADSL modema standardno se postavlja razdelnik (splitter) koji

razdvaja analogni signal za telefon od digitalnog signala koji se šalje ka

ADSL modemu za prijem i prenos digitalnih podataka. ADSL modem se

permanentno prikljuĉuje na Internet, pri ĉemu je telefonska linija uvijek

slobodna za telefoniranje, što nije sluĉaj kod dial-up modema. Noviji ADSL

modemi uglavnom dolaze kao modem-routeri koji imaju dodatnu mogućnost

umreţavanja većeg broja raĉunara (obiĉno 4) i njihovog povezivanja na

Internet.

Kablovski modem je mreţni ureĊaj koji koristi infrastrukturu kablovske

TV mreţe za povezivanje na Internet. Signal iz kablovske mreţe, koji sadrţi

TV signal i podatke, vodi se na TV prijemnik i na kablovski modem. TV

prijemnik prihvata samo analogne TV signale odbacujući digitalne, dok

kablovski modem izdvaja samo digitalne signale koje onda upućuje ka

raĉunaru. Brzina prenosa podataka kroz kablovski modem zavisi od

zakupljenog kablovskog servisa i kreće se od 6MB/s pa sve do 60Mbit/s.

91

III SOFTVER RAĈUNARSKOG

SISTEMA

III-1 DEFINICIJA I PODELA SOFTVERA

Digitalni raĉunari, pored svoje fiziĉke konstrukcije (hardvera), poseduju

i sistem programa koji njima upravljaju. Ova komponenta raĉunarskog

sistema naziva se softver. Softver je dakle skup raznovrsnih raĉunarskih

programa koji obavljaju razliĉite zadatke u raĉunaru.

Prema funkcijama koje obavlja, softver raĉunara se deli na: sistemski i

aplikativni. Sistemski softver ĉine oni programski moduli i paketi koji

obezbeĊuju ispravno i efikasno funkcionisanje celog raĉunarskog sistema. U

sistemski softver spadaju:

drajveri ureĊaja,

operativni sistemi,

kompajleri i interpreteri,

linkeri,

editori,

usluţni programi za servisiranje raĉunarskog sistema.

KORISNIK

SOFTVER

Aplikativni office baze

podataka

nauĉno-

tehniĉki prog. razonoda …

Sistemski

kompajleri,

interpreteri editori linkeri

programi za

servisiranje raĉ.

operativni sistem

drajveri ureĊaja

mikro programi

HARDVER fiziĉki ureĊaji

Sl. 3.1. Odnos izmeĊu hardvera, softvera i korisnika


Aplikativni softver sluţi za rešavanje razliĉitih problema sa kojima se

susreću krajnji korisnici, na primer: obrada teksta, rad sa tabelama, baze

podataka, crtanje, nauĉno-tehniĉki problemi, razonoda i sl.

Pored aplikativnih i sistemskih programa postoje i tzv. mikro programi

koji direktno kontrolišu fiziĉke ureĊaje i obezbeĊuju interfejs prema višim

nivoima.

U narednim poglavljima biće razmatrana pojedinaĉno svaka klasa

sistemskih programa.

III-2 NAĈIN IZVRŠAVANJA PROGRAMA

Svaki program je saĉinjen iz niza programskih instrukcija (naredbi) koje

su napisanje sa ciljem izvršavanja odreĊenog problema. Instrukcije se

kodiraju u obliku sekvence bitova i smeštaju u fajlove odreĊenog formata. U

toku instalacije programa, ovi fajlovi se skladište na hard disk raĉunara i

ĉuvaju za buduća izvršavanja porograma.

Program se izvršava u procesoru raĉunara, instrukcija po instrukciju. Pre

izvršenja programa vrši se njegovo uĉitavanje sa hard diska u unutrašnju

(RAM) memoriju raĉunara, kao bi procesor mogao brzo i jednostavno da ĉita

programske instrukcije.

Svaka instrukcija se sastoji iz kôda instrukcije i jednog ili više

argumenata instrukcije. Kôd instrukcije ukazuje na aktivnost koja treba da se

izvrši u procesoru nad argumentima, a argument instrukcije najĉešće

predstavlja neki podatak ili adresu memorijske lokacije na kojoj se nalazi

potreban podatak.

Na primer, posmatrajmo sledeći simboliĉki zapis instrukcije sabiranja

ADD, pomoću koje se vrši sabiranje dva broja koji se nalaze na simboliĉkim

adresama a i b

,ADD a b .

U odnosu na binarni zapis, simboliĉki zapis instrukcije predstavlja skraćeni

zapis instrukcije koji je razumljiviji korisniku (programeru). Simboliĉki zapis

se prebodi u binarni zapis kako bi hardver raĉunara mogao da razume

instrukcije. Neka binarni ekvivalent pretodne instrukcije glasi

10011011 0101111000110101, 1011010001101010 .

Simboliĉko ime instrikcije ADD (binarni vrednost 10011011) predstavlja kôd

instrukcije sabiranja koji ukazuje procesoru da treba da sabere brojeve na

adresama a (binarni vrednost 0101111000110101) i b (binarni vrednost

0101111000110101) i da rezultat vrati na adresu a. Binarne vrednosti adresa

III Softver raĉunarskog sistema 93

93

a i b predstavljaju argumete ove instrukcije. Broj argumenata programske

instrukcije zavisi od same instrukcije i kreće se od nula (instrukcija nema

argumenata) do dva (dvoadresna instrukcija) ili tri (troadresna instrukcija).

Uobiĉajeni koraci koji se odvijaju u procesoru tokom izvršavanja jedne

programske instrukcije su:

1. PRIBAVLJANJE INSTRUKCIJE. Na osnovu izraĉunate ili unapred

definisane adrese, procesor adresira memorijsku lokaciju na kojoj se

nalazi naredna instrukcija datog programa koju treba da izvrši i

uĉitava je u neki od specijalizovanih memorijskih registara procesora.

2. INTERPRETIRANJE INSTRUKCIJE. Posebna dekoderska mreţa u

upravljaĉkoj jedinici procesora dekoduje instrukciju kako bi odreĊena

elektronska kola u aritmetiĉko logiĉkoj jedinici (ALJ) mogla da je

izvrše.

3. PRIBAVLJANJE PODATAKA. Ukoliko instrukcija ima argumente,

vrši se adresiranje i uĉitavanje podataka sa datih memorijskih lokacija

na koje ukazuju argumenti.

4. OBRADA PODATAKA. Aritmetiĉko logiĉka jedinica izvršava

operaciju na koju ukazuje instrukcija; ona primenjuje odreĊenu

operaciju nad argumentima instrukcije (a b). Rezultat instrukcije

se iz ALJ vraća u neki od specijalizovanih registara procesora.

5. UPIS PODATAKA. Na kraju, procesor šalje sadrţaj registra sa

rezultatom na datu memorijsku lokaciju.

Nakon izvršene tekuće instrukcije programa, procesor je spreman za

izvršavanje naredne instrukcije programa. Rezultati izvršenja programa

smeštaju se u RAM memoriju iz koje se po potrebi mogu slati na izlazne

ureĊaje (monitor, štampaĉ, zvuĉnik, …).

III-3 OPERATIVNI SISTEMI

Operativni sistem (OS) je kompleksan programski sistem sastavljen od

skupa programa koji treba da obezbedi lako i efikasno korišćenje raĉunara od

strane korisnika. OS sluţi za kontrolu rada i upravljanje ĉitavim raĉunarskim

sistemom, tj. hardverom, sistemskim i aplikativnim programima. Bez njega

raĉunar uopšte ne bi mogao da radi.

OS se smešta na hard disk raĉunara i po ukljuĉivanju raĉunara njegove

najvaţnije komponente se uĉitavaju u RAM memoriju raĉunara. To su moduli

za upravljanje memorijom, procesorom, perifernim ureĊajima, korisniĉkim

aplikacijama i td. Nakon uĉitavanja u RAM-u, operativni sistem ostaje aktivan

sve do trenutka iskljuĉivanja raĉunara. Ĉak i u fazi iskljuĉivanja raĉunara


(shut down), OS vodi raĉuna da se svi zapoĉeti poslovi pravilno završe i da se

fajlovi ispravno zatvore.

III-3.1 KLASIFIKACIJA OPERATIVNIH SISTEMA

Postoje razliĉiti kriterijumi na osnovu kojih se moţe izvršiti podela

operativnih sistema.

1. Sa stanovišta broja programa koji mogu istovremeno da budu u

memoriji, operativni sistemi se dele na: monoprogramske

(monoprocesne ili jednoprocesne) i multiprogramske (multiprocesne

ili višeprocesne).

2. Sa stanovišta broja korisnika koji mogu istovremeno da koriste

raĉunar OS se dele na: jednokorisniĉke i višekorisniĉke.

3. Sa stanovišta naĉina zadavanja komandi OS se dele na: operativne

sisteme komandnog tipa i grafiĉke operativne sisteme.

4. Sa stanovišta prenosivosti na razliĉite platforme raĉunara, OS se dele

na: prenosive i neprenosive.

Monoprogramski operativni sistemi omogućavaju da raĉunar drţi u

memoriji samo jedan program i izvršava ga unutar procesora. Ovi OS su

starijeg datuma.

Multiprogramski operativni sistemi omogućavaju da se u centralnoj

memoriji raĉunara nalazi istovremeno više programa, od kojih u svakom

trenutku moţe da radi samo jedan. Redosled i vreme rada svakog od programa

u memoriji odreĊuje operativni sistem tako da se omogući korišćenje raĉunara

na najbolji naĉin. Da bi ispunio ovaj zadatak, operativni sistem tretira raĉunar

kao skup resursa i pokušava da dodeli ove resurse programima na što

efikasniji naĉin po raĉunarski sistem.

U resurse raĉunarskog sistema spadaju: procesor, memorija, datoteke na

disku i ureĊaji koji su prikljuĉeni na raĉunar. Resursi raĉunara koje

istovremeno mogu da koriste više programa su: RAM memorija, datoteke na

disku, miš, monitor, audio sistem i sl. Na primer, više programa moţe

istovremeno da koristi RAM memoriju raĉunara za svoje potrebe uĉitavanjem

svog programskog koda u njoj.

Resursi raĉunara, koje više programa ne mogu istovremeno da dele, su:

procesor i periferni ureĊaji poput štampaĉa, tastature i sl. Problem deobe ovih

resursa rešava se generalno na sledeća dva naĉina:

dati resurs se sa prekidom (u odreĊenim diskretnim trenucima

vremena) stavlja na raspolaganje programu, i

dati resurs se bez prekida stavlja na raspolaganje programu sve

dok se traţeni zadatak ne obavi.


Prvi naĉin deobe resursa karakteristiĉan je za rapodelu vremena rada

procesora izmeĊu razliĉitih programa; procesor se sa prekidima dodeljuje

datom programu samo u odreĊenim trenucima vremena. Drugi naĉin deobe

resursa koristi se kod korišćenja spoljašnjih ureĊaja; periferni ureĊaj stavlja se

na raspolaganje programu sve dok se ne obavi traţeni zadatak. Pri dodeli

ureĊaja podrazumeva se da je ureĊaj ukljuĉen i da nije zauzet od strane nekog

drugog programa.

Kod jednokorisniĉkih operativnih sistema, raĉunar moţe da koristi samo

jedan korisnik. Kod višekorisniĉkih OS na raĉunar moţe istovremeno biti

prikljuĉeno više korisnika.

Kod operativnih sistema komandnog tipa veza izmeĊu korisnika i

raĉunara ostvaruje se zadavanjem komandi sa komandne linije iza komandnog

prompta. Komanda se zadaje pomoću imena i parametara komande. Pritiskom

na taster Enter sa tastature, operativni sistem prihvata komandu i zapoĉinje

njeno izvršavanje. Ukoliko je zadana komanda ispravno unešena, onda se ona

izvršava, ali ukoliko nije, na monitoru se pojavljuje poruka o grešci. Po

izvršenoj komandi, na komandnoj liniji, u novom redu dobija se novi

komandni prompt, što je znak da je operativni sistem završio tekuću komandu

i spreman je da prihvati novu. Najpoznatiji operativni sistemi komandnog

tipa, koji su još uvek u upotrebi, su UNIX, i njegova varijanta za personalne

raĉunare LINUX. Doskora je glavni operativni sistem za personalne raĉunare

bio MS-DOS, koji je zbog kompatibilnosti ostao kao jedna od aplikacija u

okviru Windows operativnog sistema. Inaĉe, MS DOS je monoprogramski

operativni sistem komandnog tipa.

Kod operativnih sistema grafiĉkog tipa veza izmeĊu korisnika i raĉunara

ostvaruje se pomoću odreĊenih grafiĉkih objekata koji omogućavaju da se

komande operativnog sistema biraju iz spiska ponuĊenih komandi. Zadate

komande mogu biti predstavljene u obliku menija ili sliĉica-ikona. Korisnik

pokreće naredbu biranjem stavke iz menija levom klikom miša ili dvostrukim

klikom na ikonu. Tipiĉan predstavnik grafiĉkih operativnih sistema je MS

Windows.

Prenosivi OS mogu da se koriste, sa malim izmenama, na razliĉitim

arhitekturama raĉunara. Neprenosivi operativni sistemi su projektovani tako

da mogu da rade samo na odreĊenom modelu raĉunara.

III-3.2 ISTORIJSKI RAZVOJ OPERATIVNIH SISTEMA

Operativni sistemi su se razvijali paralelno sa razvojem hardvera

raĉunara. Mogu se uoĉiti nekoliko faza razvoja OS: raĉunari bez operativnog

sistema, monoprogramski OS, multiprogramski OS sa deljenjem vremena.


Prvi elektronski raĉunari nisu imali OS. Aplikacioni programi su se

uĉitavali u memoriju raĉunara jedan po jedan. Po završetku rada jednog

programa raĉunar je morao da se resetuje da bi se pokrenuo drugi program.

Zamena programa predstavlja je gubljenje dragocenog procesorskog vremena.

Unutar aplikacionog programa morao se ugraditi i kompletan kod instrukcija

neophodan za izvršavanje svih funkcija koje bi trebalo da obavlja operativni

sistem.

Da bi se smanjio gubitak procesorskog vremena pisani su specijalni

programi (tzv. operativni sistemi) koji su upravljali radom raĉunara i

omogućavali zamenu programa bez intervencije korisnika. Ti prvi operativni

sistemi bili su monoprogramski, što znaĉi da su uĉitavali jedan program i tek

kada je on u potpunosti završio rad, zapoĉinjali su uĉitavanje sledećeg

programa. Ovi OS pripadaju klasi OS komandnog tipa.

Poĉetkom sedamdesetih godina prošlog veka napravljen je OS koji

dozvoljava unošenje dva programa u memoriju, od kojih je jedan (vaţniji)

sluţio za upravljanje procesorom, memorijom i dr. bitnim komponentama

raĉunara, a drugi je koristio procesor samo povremeno u trenucima dok je on

ĉekao na završetak neke spore ulazno-izlazne operacije (background).

Ovaj koncept je posle proširen i multiprogramske operativne sisteme,

koji su dozvoljavali unošenje više programa u memoriju, eventualno sa

razliĉitim prioritetima, a operativni sistem je odluĉivao kada i koliko će koji

program da radi sa ciljem optimizacije ukupnog utrošenog raĉunarskog

vremena za sve programe.

Sa pojavom terminala i interaktivnog rada većeg broja korisnika na

jednom raĉunaru pojavili su se i multiprogramski višekorisniĉki operativni

sistemi. Ovi OS su koristili deljenje vremena (time sharing) kako bi programi

svih korisnika bili istovremeno u memoriji raĉunara, a operativni sistem je,

odreĊenim redosledom, dodeljivao svakom korisniku kvotu vremena za rad

njegovog programa.

Koristeći grafiĉki interfejs, multiprogramski OS su korisniku

raĉunarskog sistem omogućili jednostavniji i lakši rad sa raĉunarima i

aplikativnim programima u odnosu na dotadašnji komandni tip OS. Ovaj tip

OS nazvan je grafiĉki OS.

III-3.3 STRUKTURA I FUNKCIJE OPERATIVNOG SISTEMA

Tipiĉni operativni sistemi sastoje se od: jezgra (kernela) i ljuske

(omotaĉa, školjke).

Jezgro predstavlja skup programa operativnog sistema koji kontroliše:

1. upravljanje procesorom,


2. upravljanje memorijom,

3. upravljanje ulazno-izlaznim ureĊajima i

4. upravljanje podacima.

Ovi programi rade u posebnom reţimu rada (supervizorski ili kernel

mod), koji je hardverski zaštićen od mogućih uticaja korisnika.

Ljuska predstavlja komandni interfejs koji interpretira ulazne komande

korisnika i/ili njihovih programa i aktivira odgovarajuće sistemske programe

koji izvršavaju ove komande.

Danas se pod operativnim sistemom u uţem smislu podrazumeva samo

jezgro operativnog sistema, budući da za isti operativni sistem, pored

zvaniĉne ljuske proizvoĊaĉa, postoje i druge ljuske koje su napisale nezavisne

softverske kuće ili nekomercijalna udruţenja.

U nastavku se razmatraju navedene funkcije OS.

III-3.4 UPRAVLJANJE PROCESOROM

Prva i najvaţnija uloga OS je upravljanje procesorom. Naime, poznato je

da se svi programi izvršavaju u procesoru raĉunara, odakle sledi da je naĉin

pripreme i sam ĉin izvršavanja programa u procesoru od suštinskog znaĉaja za

kvalitet rada svakog raĉunarskog sistema. Pošto su svi savremeni operativni

sistemi multiprogramski, poţeljno je objasniti neke osnovne pojmove koji su

vezani za multiprogramski rad. Na prvom mestu biće objašnjen pojam

procesa.

Proces predstavlja program koji se izvršava u RAM memoriji. Program

sam za sebe nije proces; on predstavlja pasivni entitet koji je samo sadrţaj

neke datoteke na disku. Sa druge strane, proces je aktivni entitet koji se

izvršava u RAM memoriji i koji poseduje skup pridruţenih resursa. Procesi

mogu biti pokrenuti od strane jednog ili više korisnika i mogu se izvršavati na

jednom ili više procesora odjednom. Zbog toga je glavna funkcija operativnog

sistema upravo dodela procesora pojedinaĉnim procesima, tj. upravljanje

procesorom.

U sistemu sa jednim CPJ, u jednom vremenskom trenutku moţe da se

izvršava samo jedna instrukcija programa. Moduli operativnog sistema koji

realizuju funkcije upravljanja jednim procesorom relativno su jednostavni.

Kod višeprocesorskih raĉunarskih sistema moduli OS za upravljanje

procesorima moraju dodatno da vode raĉuna o raspodeli procesa u odnosu na

instalirane procesore. Pošto svaki procesor obavlja po jednu programsku

instrukciju u jednom vremenskom trenutku, kod višeprocesorskih sistema

postoji tzv. paralelno procesiranje. U višekorisniĉkim raĉunarskim sistemima,


operativni sistemi vode raĉuna da procesi svih korisnika dobiju adekvatno

vreme pristupa procesoru.

Svi procesi, bez obzira da li se izvršavaju na jednom ili više procesora,

da li potiĉu od jednog ili više korisnika, tokom boravka u memoriji raĉunara

prolaze kroz niz stanja. Svaki proces se sastoji od niza koraka koji slede jedan

za drugim. IzmeĊu dva koraka proces moţe da bude prekinut, a njegovo

izvršavanje moţe da se nastavi u nekom drugom trenutku vremena ili na

nekom drugom procesoru. Operativni sistem je zaduţen za prevoĊenje

procesa iz jednog stanja u drugo.

Svaki proces u toku izvršavanja moţe da se naĊe u jednom od tri

osnovna stanja koja se meĊusobno mogu smenjivati (sl. 3.2):

Stanje spremnosti za izvoĊenje (READY)

Stanje izvršavanja (RUN)

Stanje ĉekanja (WAIT)

Napomenimo da se u datom trenutku samo jedan proces moţe naći u

stanju RUN.

Postoje još dva tzv. pomoćna stanja kroz koja proces prolazi samo

jednom u toku izvoĊenja

Stanje zapoĉinjanja (START)

Stanje zaustavljanja (STOP)

Komponenta OS koja uvodi proces iz stanja START u stanje READY

naziva se upravljaĉ zadacima. Svi procesi u stanju READY smeštaju se u

procesorski red ĉekanja sa odgovarajućim prioritetom. Deo operativnog

sistema koji uzima prvi proces iz procesorskog reda ĉekanja (iz stanja

READY) i prevodi ga u stanje RUN naziva se dispeĉer. Dispeĉer takoĊe vrši

i prekid izvršavanja tekućeg RUN procesa (oduzimanje CPJ od procesa)

kako bi oslobodio CPJ za naredni proces koga namerava da prevede u stanje

RUN.

Vreme koje jedan proces provede u stanju RUN zavisi od više faktora.

Ono moţe biti unapred definisano, moţe da zavisi od prioriteta procesa koji

ĉekaju u procesorskom redu ĉekanja ili od stanja nekog ulazno-izlaznog

ureĊaja kome se obraća proces iz stanja RUN. Neki operativni sistemi vreme

zauzeća CPJ ograniĉavaju tajmerom, koji se startuje kada proces preĊe u

stanje RUN, a generiše se prekid posle isteka definisanog vremena. Proces

nakon prekida gubi kontrolu nad CPJ i vraća se u procesorski red u stanje

READY.


Sl. 3.2. Naĉin izvršavanja procesa

Stanje ĉekanja WAIT objasnićemo na jednom primeru. Ukoliko neki

proces, oznaĉen npr. sa P5, koji se tekuće izvršava u procesoru, zahteva

korišćenje nekog resursa (npr. štampaĉa oznaĉenog sa R3) koji je trenutno

zauzet od strane nekog drugog procesa (npr. P2), onda se proces P5 iz sanja

RUN prevodi u stanje WAIT od strane operativnog sistema, a prvi naredni

proces iz procesorskog reda ĉekanja (npr. P4) se postavlja u stanje RUN.

Proces P5 ostaje u stanje WAIT sve dok štampaĉ R3 ne završi tekući zadatak i

ne obavesti operativi sistem o tome. Nakon toga operativni sistem vraća

proces P5 u stanje READY, postavljajući ga u procesorski red ĉekanja. Kada

proces P5 ponovo bude zauzeo prvu poziciju u procesorskom redu i procesor

bude slobodan, on će se ponovo postaviti u stanje RUN i nastaviće dalje sa

izvršavanjem tamo gde je bio prekinut prelaskom u stanje WAIT. Drugim

reĉima, proces P5 će tek sada preuzeti kontrolu nad štampaĉem R3 i završiće

zapoĉeti posao štampanja. Da bi uspešno razrešio pristup ureĊajima,

operativni sistem za svaki aktivan ureĊaj formira po jedan red ĉekanja u koji

će se upisivati procesi koji zahtevaju korišćenje datog ureĊaja.

III-3.5 UPRAVLJANJE MEMORIJOM

Upravljanje memorijom (memory management) podrazumeva rešavanje

problema dodele RAM memorije procesima. Problemi korišćenja eksternih

memorija (hard diska i sl.) svrstavaju se u upravljanje podacima i sistemom

datoteka (file systems), tako da se oni ovde ne razmatraju.

Sistem za upravljanjem memorijom obavlja tri osnovne funkcije:

proces je

pripravan

Prihvatanje

procesa za

obradu

Dodela

procesora

proces je

aktivan

proces se

završio

novi

proces

Oduzimanje

procesora

proces

ĉeka

izvršenje

Završetak

procesa

U/I je slobodan

ili

završen je dati dogaĊaj

U/I je zauzet

ili

desio se neki dogaĊaj

READY RUN

WAIT


1. Vodi raĉuna o slobodnim i zauzetim delovima unutrašnje memorije,

2. Donosi odluke vezane za sledeća pitanja:

Kom programu (procesu) treba dodeliti memoriju?

Koji deo i koliko memorije treba dodeliti procesu?

U kom trenutku vremena treba izvršiti dodelu memorije?

3. Alocira i dealocira memoriju koristeći podesne tehnike.

III-3.5.1 Logiĉki i fiziĉki adresni prostor

Programi koji se izvršavaju u raĉunarima nastaju tako što ih programeri

pišu u nekom od programskih jezika. Programi se pišu u tekstualnom obliku

koristeći odgovarajuće naredbe datog programskog jezika. Pri tome se

programi mogu sastojati iz više modula, procedura, funkcija, podprograma i

sl. Programi napisani na ovaj naĉin nazivaju se izvorni (sorsni) programi i oni

nisu u stanju da se direktno izvršavaju na raĉunaru.

Da bi program postao izvršiv, svaka njegova sorsna komponenta mora da

se pojedinaĉno prevede u binarni oblik (tzv. obj fajl) pomoću programskog

prevodioca za dati programski jezik. Nakon prevoĊenja u binarni oblik,

potrebno je izvršiti i povezivanje (linkovanje) prevedenih binarnih modula i

delova sistemske biblioteke u jedan zajedniĉki izvršni fajl. Na taj naĉin se

dobija izvršna verzija programa (tzv. exe fajl), koja je sada spremna za

izvršavanje u raĉunaru.

Programi koji povezuju binarne module programa i sistemske biblioteke

u izvršni fajl nazivaju se linkeri. Izvršna verzija programa se smešta na hard

disk, a po startovanju programa ona se uĉitava u RAM memoriju. Uĉitavanje

izvršnog programa obavlja posebna komponenta OS koja se naziva punilac

(loader). Na sl. 3.3 detaljno je prikazan proces nastanka jednog izvršnog

programa od njegovog zaĉetka (sorsnog oblika) do uĉitavanja u RAM

memoriju.

Adrese koje se koriste u izvornom programu nazivaju se simboliĉke

adrese. Nakon prevoĊenja i povezivanja programa dobija se izvršni program

koji sadrţi logiĉke adrese.

Tokom punjenja (uĉitava-nja) programa u memoriju raĉunara i njegovog

izvršavanja, sistem za upravljanje memorijom transformiše logiĉke adrese u

fiziĉke adrese. Na taj naĉin se vrši uĉitavanje programa u memoriju raĉunara

na konkretnim fiziĉkim adresama.

Adresni prostor koji se dodeljuje programu pre punjenja u memoriju

raĉunara naziva se logiĉki adresni prostor, a adresni prostor programa nakon

punjenja naziva se fiziĉki adresni prostor. Funkciju preslikavanja iz logiĉkog


u fiziĉki adresni prostor realizuje posebni upravljaĉki sklop za upravljanje

memorijom, tzv. memorijski menadţer (Memory Management Unit).

Sl. 3.3. Faze prevoĊenja, linkovanja i punjenja kroz koje prolazi

jedan program

III-3.5.2 Naĉini alociranja memorije

Svaki proces moţe da se izvršava samo ako se nalazi u radnoj memoriji

raĉunara i to u odreĊenoj oblasti. Zbog toga, svakom procesu, neposredno pre

uĉitavanja u RAM memoriju, treba dodeliti odreĊeni memorijski prostor u

kome će se on izvršavati. Za uĉitavanje procesa u memoriju zaduţen je

PrevoĊenje

Povezivanje

Punjenje

Izvorni program

u tekstualnom

obliku

Program

prevodilac

Program

linker

Izvršni program

(.EXE) na HD

Program punilac

Izvršni program u

memoriji

Dinamiĉka

sistemska

biblioteka

Sistem.

biblioteka

Program u

binarnom obliku

Izvršavanje


operativni sistem. U zavisnosti od tipa operativnog sistema (monoprogramski

ili višeprogramski) postoje razliĉite tehnike dodele memorije procesima.

Alokacija ili dodela memorije definiše naĉin dodele memorije procesima od

strane operativnog sistema. Od pojave prvih operativnih sistema pa do danas

korišćeno je više razliĉitih tehnika alokacija memorije, a najpoznatije meĊu

njima su kontinualna i diskontinualna alokacija memorije.

III-3.5.3 Kontinualna alokacija memorije

Kontinualna alokacija memorije zasniva se na deljenju memorije na

delove (particije) pri ĉemu se jedan proces moţe uĉitati u samo jednu

particiju, tako da nema razbijanja procesa na particije unutar memorije. U

zavisnosti od tipa operativnog sistema broj particija moţe biti jedan

(monoprogramski OS) ili više (multiprogramski OS). Razlikujemo sledeće

vrste kontinualne alokacije:

1. za monoprogramski OS,

2. za multiprogramski OS.

Kontinualna alokacija memorije za monoprogramski OS

Kod alokacije za monoprogramski OS razlikujemo alokaciju memorije

sa jednom i dve particije. U prvom sluĉaju, celokupna memorija se rezerviše

samo za korisniĉki prostor, bez OS (sl. 3.4). Dakle, cela memorija predstavlja

jednu particiju u koju korisnik moţe da uĉita samo jedan celi program.

Ukoliko program ne moţe da stane u particiju, onda se on neće ni uĉitati. Ovo

je primer alokacije memorije kada OS još nije poĉeo da se koristi.

Korisniĉki prostor

Korisniĉki prostor

Rezidentni

monitor

Sl. 3.4. Alokacija sa jednom

particijom Sl. 3.5. Alokacija sa dve particije

Drugi sluĉaj predstavlja alokaciju sa dve particije, pri ĉemu se memorija

deli na dve particije. U jednu se smešta operativni sistem (ili njegova

primitivna verzija, tzv. rezidentni monitor), a u drugu jedan korisniĉki

program (sl. 3.5). Memorija mora da bude dovoljno velika da bi u nju stao

potreban program. Glavni nedostatak ovakve alokacije memorije je mala

iskorišćenost memorije.


Kontinualna alokacija memorije za multiprogramski OS

Kod alokacije za multiprogramski OS razlikujemo alokaciju memorije sa

fiksnim i promenljivim brojem particija.

Kontinualna alokacija memorije sa fiksnim brojem particija primenjuje se kod multiprogramskih OS. Memorija se deli na fiksni broj

razliĉitih po veliĉini particija. Broj particija i njihove veliĉine su unapred

odreĊene od strane OS i ne mogu se menjati. U svaku particiju moţe da se

uĉita samo po jedan proces, koji se nakon završetka rada izbacuje iz particije,

a na njegovo mesto se uĉitava sledeći proces koji ĉeka na uĉitavanje u tzv.

redu ĉekanja za datu particiju. Svaka particija moţe imati svoj red ĉekanja

(sl. 3.6.a) ili više particija mogu imati jedan zajedniĉki red ĉekanja (sl. 3.6.b)

u koji se smeštaju procesi koji ĉekaju na uĉitavanje. Proces se ubacuje u red

ĉekanja za odreĊenu particiju u zavisnosti od njegovog memorijskog zahteva,

koji se unapred mora znati, a o tome se stara OS. Ovakav naĉin dodele

memorije naziva se statiĉka dodela memorije. Procesi upisani u memoriju

dele resurse sistema, a naĉin njihovog zauzeća procesora je već opisan u

prethodnom poglavlju.

a - Svaka particija ima svoj

red za ĉekanje procesa

b - Sve particije imaju jedan zajedniĉki

red za ĉekanje procesa

Sl. 3.6. Kontinualna alokacija memorije sa fiksnim brojem particija

Kontinualna alokacija memorije sa promenljivim brojem particija.

Ovaj tip alokacije memorije primenjuje se kod multiprogramskih OS. Na

poĉetku, po ukljuĉivanju raĉunara, ceo memorijski prostor RAM-a tretira kao

jedna particija. Prvi proces koji se pošalje na izvršenje uĉitava se u ovaj

prostor i smešta se odmah iznad prostora rezervisanog za operativni sistem.

Memorijski prostor zauzet od strane ovog procesa operativni sistem oznaĉava

zauzetim. Prihvatanjem sljedećeg procesa operativni sistem ispituje da li je

raspoloţivi slobodni prostor dovoljan za njega. Ako jeste, novom procesu se

dodeljuje memorijski prostor odmah iza prvog procesa. Ovaj postupak se

nastavlja sve dok se mogu zadovoljiti zahtevi dolazećih procesa u pogledu

OS

5K

10K

20K

3K, 1K, 2K

6K, 9K, 8K

15K, 13K, 11K

redovi procesa za

svaku particiju

particije memorije

OS

5K

10K

20K

13K, 4K, 8K

jedinstven red

procesa za svaku

particiju

particije memorije


njihove potrebe za memorijom. Kada u meĊuvremenu neki od procesa završi

sa radom, oslobaĊa se memorija koju je on zauzeo i ona se dalje moţe

dodijeliti sledećem procesu. Memorijski prostor koji se dodeljuje svakom

procesu predstavlja particije. Ko što vidimo, broj i veliĉina particija se

vremenom menja i zavisi od broja i veliĉine procesa koji se trenutno

izvršavaju. Dakle, ovde se radi o dinamiĉkoj alokaciji memorije.

Na sl. 3.7-8 prikazan je jedan primer alokacije memorije sa

promenljivim brojem particija.

red procesaprihvaćenih na obradu

proces memorijskizahtjevi

trajanje

P

P

P

P

P

1

2

3

4

5

600k

1000k

300k

700k

500k

10

5

20

8

15

operacijskisustav

0

400k

2560k

2160k

radna memorija

Sl. 3.7. Memorija sa promenljivim brojem particija i

procesi (P1 – P5) koji ĉekaju na red za izvršenje

operacijskisustav

operacijskisustav

operacijskisustav

operacijskisustav

operacijskisustav

400k 400k 400k 400k

900k1000k 1000k

1700k 1700k 1700k

1000k1000k

2000k 2000k 2000k 2000k 2000k

2300k 2300k 2300k 2300k 2300k

2560k 2560k 2560k 2560k 2560k

P P P P1 1 1 5

P

P P

P P

P P P

2

2 4

1 5

4 4 4

P P P P P3 3 3 3 3

završio ulazi

završio ulazi

1000k

400k

a) b) c) d) e)

Sl. 3.8. Primer kako se više procesa (P1 – P5) uĉitava u memoriju

raĉunara sa promenljivim brojem particija

U slobodnu memoriju veliĉine 2560 400 2160 kB treba da se uĉitaju

procesi P1-P5. OS je procenio potrebni koliĉinu memorije svakog procesa i

ona je data u tabeli na slici 3.7. U istoj tabeli dato je i vreme izvršavanja

Operativni

sistem

memorijski zahtevi

Operativni

sistem

Operativni

sistem

Operativni

sistem

Operativni

sistem

Operativni

sistem


svakog procesa u odgovarajućim vremenskim jedinicama, koje unapred nije

poznato, ali se posle završetka rada svakog procesa moţe izmeriti. S obzirom

na memorijske zahteve procesa i slobodne memorije, u memoriju su najpre

uĉitani procesi P1-P3, pri ĉemu je ostalo nezauzetih 260 kB memorijskog

prostora na dnu RAM-a (sl. 3.8). Nakon isteka 5 vremenskih jedinica proces

P2 je završio svoj rad i na njegovom mestu u RAM-u uĉitava se proces P4.

Nakon isteka 10 vremenskih jedinica završiće se rad i procesa P1 a na

njegovom mestu će se uĉitati proces P5.

Fragmentacija memorije

Na sl. 3.8 tamnom bojom obojene su neiskorišćene oblasti RAM-a u

pojedinim trenucima vremena. Ove oblasti definišu tzv. spoljašnju

fragmentaciju memorije. Unutrašnja fragmentacija memorije nastaje na

taj naĉin što se procesu uvek dodeljuje nešto veća particija no što to sam

proces zahteva. Razlika u zahtevanoj i dodeljenoj memoriji naziva se

unutrašnja fragmentacija. Unutrašnja fragmentacija memorije se praktiĉno

moţe zanemariti u odnosu na spoljašnju fragmentaciju memorije.

Fragmentacijom nastaju mali prazni delovi memorije koji su meĊusobno

razdvojeni te se ne mogu dodeliti procesima koji ĉekaju u redu za dodelu

particije, a ĉija veliĉina prevazilazi ove praznine.

III-3.5.4 Diskontinualna alokacija memorije

Pri kontinualnoj alokaciji memorije u memorijske particije uĉitavaju se

iskljuĉivo celi procesi, što pre ili kasnije dovodi do nedostataka RAM

memorije. Ako se uzme u obzir ĉinjenica da današnji raĉunari rade sa više

programa istovremeno, od kojih svaki ponaosob moţe da zauzme veliki deo

RAM memorije, onda je jasno da će se primenom kontinualne alokacije

sigurno pojaviti nedostatak unutrašnje memorije.

Za razliku od kontinualne, diskontinualna alokacija dozvoljava da se

samo deo procesa moţe uĉitati u izabranu, slobodnu memorijsku particiju.

Ovaj tip alokacije je odlika novijih multiprogramskih OS i ostvaruje se

pomoću dve tehnike: pomoću straniĉenja ili segmentacije. Zbog obimnosti

izlaganja, u nastavku će biti objašnjena samo tehnika alokacije zasnovana na

straniĉenju.

Kod ove alokacije, memorija se deli na manje blokove (particije) fiksne

veliĉine koji se nazivaju okviri (frames). Podelu fiziĉke memorije (fiziĉkog

adresnog prostora) na okvire vrši sam operativni sistem, i u zavisnosti od

njegovog tipa i verzije, veliĉina okvira se kreće od 512 bajta do 8192 bajta,

dok broj okvira zavisi iskljuĉivo od koliĉine instalirane RAM memorije. Pošto


izmeĊu okvira nema slobodnog prostora, kod ovog naĉina alokacije memorije

javlja se samo unutrašnja fragmentacija.

Paralelno podeli fiziĉke memorije na okvire vrši se i podela procesa koji

se uĉitavaju u memoriju raĉunara na blokove iste veliĉine kao i okviri, tj. vrši

se podela logiĉkog adresnog prostora. Ovi blokovi procesa nazivaju se

stranice (pages). Upisivanje procesa u memoriju vrši se tako što se redom

upisuju stranice programa u slobodne okvire memorije, pri ĉemu se pomoću

tzv. tabele stranica vodi evidencija o tome koja stranica procesa zauzima koji

okvir memorije.

Pri uĉitavanju procesa u memoriju vrši se konverzija logiĉkih u fiziĉke

adrese, tj. svaka logiĉka adresa u procesu mora da se prevede u konkretnu

fiziĉku adresu memorije. Logiĉka adresa procesa saĉinjena je iz rednog broja

stranice procesa p i pomeraja d unutar te stranice procesa, što zapisujemo na

sledeći naĉin pd. Za logiĉku adresu od n bitova, n-m bitova veće teţine

odreĊuju broj stranice, a m bitova manje teţine pomeraj unutar stranice.

Sliĉno pravilo obeleţavanja vaţi i za fiziĉke adrese. Proizvoljnu fiziĉku

adresu obeleţavamo sa fd, gde je f adresa poĉetka okvira (bazna adresa

okvira), a d pomeraj od poĉetka okvira unutar posmatranog okvira. Pošto su

duţine okvira jednake i unapred poznate, ne pamte se duţine pojedinaĉnih

okvira. Za fiziĉku adresu od n bitova, n-m bitova veće teţine odreĊuju

poĉetnu adresu okvira, a m bitova manje teţine pomeraj unutar okvira.

Fiziĉka adresa memorije koja se dodeljuje procesu dobija se na osnovu

njegove logiĉke adrese i tabele stranica procesa. Tabela stranica svakog

procesa sadrţi redove u kojima operativni sistem, u fazi alokacije memorije

za dati proces, upisuje poĉetne adrese okvira memorije, koji se pridruţuju

datim stranicama procesa. Naĉin dobijanja fiziĉke adrese procesa iz njegove

logiĉke adrese pomoću tehnike straniĉenja prikazan je na sl. 3.9.

CPU p fd d

f

logičkaadresa

fizičkaadresa

tablica stranicaradna

memorijap

Sl. 3.9. Generisanje fiziĉke adrese iz logiĉke adrese

pomoću tehnike straniĉenja

tabela stranica procesa

logička adresa jedne

instrukcije procesa fizička adresa jedne instrukcije procesa


Neka je data jedna logiĉka adresa pd i neka se ţeli njena konverzija u

fiziĉku adresu fd. Na osnovu rednog broja stranice p procesa, iz tabele

stranica datog procesa proĉita se poĉetna adresa f okvira memorije. Ova

adresa predstavlja bitove veće teţine fiziĉke adrese memorije. Bitovi manje

teţine fiziĉke adrese identiĉni su bitovima manje teţine logiĉke adrese, tj.

iznose d. Na ovaj naĉin je fiziĉka adresa u potpunosti definisana iz logiĉke

adrese i tabele stranica procesa.

Sistem za dodelu memorije po stranicama radi na sledeći naĉin. Kad se

procesu dozvoli uĉitavanje u memoriju, najpre se izraĉuna potreban broj

okvira za dati proces i ovaj broj se uporedi se sa brojem slobodnih okvira u

memoriji. Ukoliko je slobodan dovoljan broj okvira, kompletan proces se

upisuje u memoriju, stranicu po stranicu. Istovremeno se za svaku stranicu u

tabeli stranica upisuje i poĉetna adresa okvira u koji je stranica upisana.

Podaci o stanju okvira se smeštaju u tzv. tabelu okvira (frame table).

Ova tabela, za svaki okvir poseduje po jedan red u kome se beleţi da li je

okvir zauzet ili ne i ako jeste koji ga proces koristi.

stranica 0stranica 1stranica 2stranica 3

novi procesi

lista slobodnihokvira

14

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

11

12

stranica 0stranica 1stranica 2stranica 3

novi procesi

lista slobodnihokvira

1413182015

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

11

12

stranica 1

stranica 0

stranica 2

stranica 314

13

18

20

0

1

2

3

tablica stranicaa) b)

Stanje pre alokacije Stanje posle alokacije

Sl. 3.10. Primer uĉitavanja stranice jednog procesa u RAM memoriju

Primer. Postupak dodele memorije jednom procesu saĉinjenom od ĉetiri

stranice (0, 1, 2 i 3) prikazan je na sl. 3.10. Uvidom u tabelu okvira,

konstatovano je da postoji sledećih 5 slobodnih okvira memorije: 13, 14, 15,

18 i 20. Sa ovog spiska slobodnih okvira, operativni sistem bira 4 okvira (13,

tabela stranica

okviri memorije pre alokacije

okviri memorije

nakon alokacije

memorij

a

(f)

bazna

adresa okvira

(d)

pomeraj

okvir

okvir

okvir

okvir

stranice procesa na hard disku koje treba

alocirati: 0,1,2,3

spisak slobodnih okvira u memoriji

spisak preostalih slobodnih okvira u

memoriji

15


14, 18 i 20) u koje će upisati 4 stranice procesa (0. stranica u 14. okvir, 1.

stranica u 13. okvir, 2. stranica u 18. okvir i 3. stranica u 20 okvir). Dodeljeni

redni brojevi okvira memorije zapisuju se u tabelu stranica ovog procesa.

Nakon upisa stranica u okvire memorije, 15. okvir je ostao slobodan, te se u

tabeli okvira pojavljuje kao nezauzeti okvir.

Interesantno je zapaziti kako korisnik nekog procesa vidi punjenje

memorijskog prostora stranicama procesa u sluĉaju diskontinualne straniĉne

alokacije. Za korisnika procesa, memorijski prostor izgleda kao kontinualni

prostor, bez obzira što su stranice procesa razbacane po okvirima fiziĉke

memorije. Korisnik stiĉe utisak da se memorija puni kao zatvoreni sud,

kontinualno sve dok se ne napuni. U stvari, preslikavanje izmeĊu logiĉkog i

fiziĉkog adresnog prostora je za korisnika procesa sakriveno. On o tome ne

vodi raĉuna, pošto se o ovom problemu u potpunosti stara operativni sistem

koji vodi evidenciju o stanju memorije (koji su okviri zauzeti, koji proces

koristi pojedine okvire i koji su okviri slobodni).

Da bi se spreĉio memorijski upad jednog procesa u drugi, procesima se

na nivou operativnog sistema zabranjuje pristup memorijskim lokacijama

izvan njihove tabele stranica. Na taj naĉin se realizuje zaštita izmeĊu razliĉitih

procesa koji se istovremeno nalaze unutar memorije raĉunara.

Deljenje stranica

U sluĉaju kada dva ili više procesa sa proizvoljnim brojem stranica

poseduju po jednu stranicu sa potpuno istim sadrţajem, moguće je ovim

identiĉnim stranicama dodeliti isti okvir u memoriji, bez obzira što one

pripadaju razliĉitim procesima. Ova tehnika se naziva alokacija memorije sa

deljenjem stranica i ona se takoĊe moţe primeniti i na veći broj identiĉnih

stranica razliĉitih procesa. Ovaj tip alokacije memorije predstavlja dalje

proširenje diskontinualne alokacije zasnovane na straniĉenju.

U opštem sluĉaju procesi mogu da sadrţe deljene i privatne programske

kodove i kao podatke. Privatni kod i podaci jednog procesa su onaj deo

procesa koji samo njemu pripada. Za n razliĉitih procesa, privatni kod i

podaci ovih procesa smeštaju se u okvire fiziĉke memorije koji zauzimaju n

razliĉitih oblasti u memoriji. Kaţe se da svaki proces ima svoju kopiju

privatnog koda i podataka.

Deljeni programski kod i podaci su onaj deo programskog koda i

podataka koji se koristi od strane više procesa. On se smešta u odreĊeni broj

okvira memorije koji ĉine jednu zajedniĉku zonu u memoriji. Stranice procesa

koje sadrţe ovaj deljeni koda nazivaju se deljene stranice. Zahvaljujući

deljenim stranicama štedi se na memorijskom prostoru i resursima

raĉunarskog sistema. TakoĊe, povećava se i brzina rada procesa pošto se


deljive stranice uĉitavaju samo jednom u memoriju, da bi se kasnije po

potrebi koristile od strane više procesa.

Na sl. 3.11. prikazan je primer deljenja stranica od strane tri procesa

(Proces 1, Proces 2 i Proces 3). Neka ovi procesi predstavljaju tri nezavisne

kopije jednog prostog editora teksta koje su pokrenute na raĉunaru i neka je

njihov programski kod veliĉine tri stranice (Editor 1, Editor 2 i Editor 3).

Pošto su u pitanju tri identiĉna procesa, njihove stranice su takoĊe identiĉne i

mogu da alociraju iste okvire u memoriji (105., 106. i 109. okvir). Dakle, za

okvire 105, 106 i 109 kaţemo da sadrţe deljivi programski kod. U svakom od

ovih procesa (editora), pomoću tastature ukucan je razliĉit tekst (podaci) koji

zauzima po jednu stranicu po procesu (Podaci 1, Podaci 2 i Podaci 3). Pošto

se ubaĉeni podaci meĊusobno razlikuju od editora do editora, za stranice ovih

privatnih podataka potrebno je alocirati razliĉite memorijske okvire. Za

privatne podatke Podaci 1 koristi se 111. okvir, za privatne podatke Podaci 2 -

102. okvir i za privatne podatke Podaci 3 - 115. okvir). Za okvire 102, 111 i

115 kaţemo da sadrţe privatne podatke. Prethodna preslikavanja stranica

programa i podataka u memorijske okvire definisana su tabelama stranica za

date procese koje su prikazane na istoj slici.

Redni broj okvira ROM Memorija

Editor 1 105 100

Editor 2 106 101

Editor 3 109 102 Podaci 2

Podaci 1 111 103

Proces 1 Tabela stranica za proces 1

104

105 Editor 1

Editor 1 105 106 Editor 2

Editor 2 106 107

Editor 3 109 108

Podaci 2 102 109 Editor 3

Proces 2 Tabela stranica za

proces 2

110

111 Podaci 1

Editor 1 105 112

Editor 2 106 113

Editor 3 109 114

Podaci 3 115 115 Podaci 3

Proces 3 Tabela stranica za

proces 3

116

117

Sl. 3.11. Primer tehnike straniĉenja sa deljenjem stranica


III-3.5.5 Virtuelna memorija

Prethodno navedena diskontinualna strategija upravljanja memorijom

pomoću straniĉenja poseduju jedan ozbiljan nedostatak. Naime, radi se o

sluĉaju kada je veliĉina jednog programa, koji treba da se uĉita u memoriju da

bi se izvršio, veća od trenutno slobodne memorije raĉunara. Ovaj problem se

razrešava upotrebom tzv. virtuelne memorije, koja dozvoljava da se u radnoj

memoriji mogu izvršavati i programi koji su jednim delom uĉitani u

memoriju, dok se njihov drugi deo nalazi na hard disku, u tzv. virtuelnoj

memoriji. Dakle, zahvaljujući virtuelnoj memoriji, moguće je obezbediti

izvršavanje korisniĉkih programa koji zauzimaju i veći prostor od RAM

memorije.

Virtualna memorija moţe da se implementira i kod straniĉenja i kod

segmentacije. U nastavku će biti obraĊena primena virtuelne memorije

zasnivane na straniĉenju. Kod ovog tipa alokacije koristi se tehnika

straniĉenja sa dodatnom osobinom da se stranice uĉitavaju u memoriju jedino

kada postoji potreba za njima.

Prilikom pokretanja programa, najpre se sa hard diska uĉita nekoliko

prvih stranica procesa (blok stranica) koje se smeštaju u isti toliki broj

slobodnih okvira memorije. Kada uĉitani deo procesa završi sa radom, uĉitava

se naredni blok stranica istog procesa i tako redom. Kada više nema mesta u

memoriji, operativni sistem, na osnovu odreĊenih kriterijuma, prebacuje

neaktivni blok stranica procesa iz unutrašnje memorije u virtuelnu memoriju

na hard disku, a na mesto izbaĉenog bloka stranica uĉitava sledeći blok

stranica koji se ţeli izvršiti. U sluĉaju kada se zahteva neka stranica iz

virtuelne memorije, ona se ponovo uĉitava u slobodni okvir memorije. Na taj

naĉin, korisnik stiĉe utisak da je RAM memorija jako velika i da je u njoj

moguće izvršavati više programa istovremeno, bez obzira na njihove veliĉine.

Mehanizam pomoću koga se kontroliše prisustvo stranica procesa u

unutrašnjoj memoriji raĉunara zasniva se na korišćenju tzv. bita prisustva

stranice koji je smešten u tabeli stranica procesa. Ovaj bit kodira informaciju

o fiziĉkoj lokaciji date stranice na sledeći naĉin: ako on iznosi 1, stranica se

nalazi u memoriji, inaĉe stranica je na hard disku u virtuelnoj memoriji.

Primer. Uĉitavanja stranice jednog procesa iz virtualne memorije u RAM

memoriju. Opisani proces prikazan je na sl. 3.12 a procedura je sledeća:

1. Kada tokom izvršavanja programa treba preći na instrukciju (ADD a, b)

koja se nalazi na sledećoj stranici, upravljaĉka logika prvo proverava

bit prisustva adresirane stranice kako bi se odredilo da li je stranica u

memoriji ili ne.

2. Ukoliko stranica nije u memoriji (došlo je do tzv. promašaja stranice)

generiše se prekid koji obaveštava operativni sistem da treba pronaći

stranicu na hard disku i prebaciti je u radnu memoriju. Obiĉno promašaj


rezultuje prekidom prava korišćenja procesora, pa se proces prebacuje u

red ĉekanja na U/I ureĊaj, u ovom sluĉaju hard disk.

3. Operativni sistem pronalazi stranicu na hard disku.

4. Prebacuje se traţena stranica u odabrani slobodni okvir.

5. Osveţava se tabela stranica datog procesa tako što se stranici pridruţuje

dodeljeni okvir i bit prisustva setuje na 1. Ovim je praktiĉno proces

doveden u stanje da moţe da nastavi sa izvoĊenjem.

6. Prekinuta naredba se ponovo izvršava a stranici se pristupa kao da je

ona oduvek bila u memoriji.

stranica D

virtualnamemorija

tablicastranica

fizičkamemorija

sekundarnamemorija

(disk)

2

3

01234567

10100100

4

6

9

0123456789

1011121314

A

C

F

A

D

G

C

F

B

E

H

bitprisustva

load M

prekid

1

2

6

54

3

adresiranje

operacijskisustav

stranica je na disku

stranica uslobodan

okvir

obnovitablicu

stranica

ponovinaredbu

Sl. 3.12. Primer uĉitavanja stranice D jednog procesa

iz virtualne memorije u RAM memoriju

Ako u sluĉaju promašaja nema slobodnog okvira memorije, posebnim

algoritmom odabira se neki od zauzetih okvira memorije (tzv. okvir-ţrtva) a

njegov sadrţaj se prebacuje u dati okvir na hard disku. Time se oslobaĊa jedan

okvir memorije i proces uĉitavanja nove stranice sa hard diska u memoriju

raĉunara se dalje nastavlja kao da postoji slobodan okvir.

III-3.6 UPRAVLJANJE ULAZNO-IZLAZNIM UREĐAJIMA

Teorijski gledano, prenos podataka ka (iz) U/I ureĊaja sliĉan je prenosu

podataka ka (iz) memorije raĉunara. Ukoliko je U/I ureĊaj propisno povezan

na odgovarajuću sistemsku magistralu, moguće je pomoću adresnih,

Tabela stranica

Stranice procesa

PREKID: Stranica D nije u RAM

memoriji

Stranica D

ADD a, b

Bit prisustva

Redni broj okvira

A

B

C

D

E

F

G

H

1

6

Redni broj stranica Učitaj stranicu D sa diska u ovaj okvir

Upiši ovde redni broj okvira 13 i promeni bit prisustva sa 0 na 1


upravljaĉkih i linija podataka upisati ili proĉitati podatke sa U/I ureĊaja.

MeĊutim, za razliku od memorije, U/I ureĊaji imaju sledeće osobine koje

znatno komplikuju transfer podataka izmeĊu njih i memorije:

1. ĉesto se pokreću i zaustavljaju,

2. rade na znatno manjim brzinama u odnosu na procesor,

3. njihove brzine jako variraju od ureĊaja do ureĊaja,

4. podaci se mogu slati ili primati paralelno ili serijski,

5. neophodni su sinhronizacioni ili upravljaĉki signali,

6. ĉesto zahtevaju specijalne formate i protokole za transfer podataka.

Pomenuti razlozi ukazuju na neophodnost postojanja dodatnih

hardverskih i softverskih komponenti kao dodataka U/I ureĊajima, kako bi se

prevazišli navedeni problemi. U dodatne hardverske komponente svrstavamo

kontrolere ureĊaja, a u softverske - drajvere ureĊaja.

Kontroleri ureĊaja

Da bi razliĉiti U/I ureĊaji, sa

razliĉitim brzinama i naĉinom prenosa

podataka, mogli da se poveţu na

standardnu sistemsku magistralu

potrebno je da svaki ureĊaj poseduje

odgovarajuću hardversku komponentu

koja se naziva kontroler ureĊaja (sl.

3.13). Kontroler ureĊaja povezuje U/I

ureĊaj sa sistemskom magistralom i

upravlja ureĊajem. U zavisnosti od

naĉina obavljanja ulazno-izlaznih

operacija, kontroleri U/I ureĊaja

uobiĉajeno sadrţe sledeće komponente:

bafere (registare) podataka,

statusne registre i

upravljaĉke registre.

Bafer podataka predstavlja jedan

ili više registara namenjenih za

privremeno skladištenje podataka

izmeĊu procesa i U/I ureĊaja. Veliĉina bafera zavisi od tipa U/I ureĊaja kojim

se upravlja. Statusni registri su registri u kojima se smeštaju informacije o

tekućem stanju ureĊaja. Upravljaĉki registri su zaduţeni za prihvatanje

upravljaĉkih informacija na osnovu kojih se vrši inicijalizacija i upravljanje

U/I ureĊajem.

Sl. 3.13. Kontroler ureĊaja sa

drajverom povezuje proces sa

ureĊajem.

Proces

Drajver ureĊaja

Upravlj. Status Podaci

Hardverski interfejs

ureĊaja

Softverski

interfejs ureĊaja

UREĐAJ

KONTROLER


Da bi kontroler ureĊaja mogao ispravno da radi on mora najpre da se

inicijalizuje, tj. da se definiše naĉin (mod) njegovog rada. O tome brine

posebna softverska komponenta koja se naziva drajver ureĊaja. Akcije koje

kontroler dalje obavlja diktirane su U/I naredbama tekućeg procesa koje se

preko sistemske magistrale šalju u upravljaĉki registar kontrolera. Ukoliko su

za izvršenje neke naredbe potrebni podaci, oni se takoĊe, preko sistemske

magistrale šalju u bafer podataka. Interpetaciju U/I komandi, koje su poslate

od strane procesa obavlja drajver ureĊaja.

Drajveri ureĊaja

Zajedniĉko svojstvo drajvera ureĊaja je da je svaki od njih namenjen za

upravljanje odreĊenom klasom ureĊaja. Pri tome, obiĉno, jedan drajver moţe

da opsluţi više ureĊaja iste klase. Drajveri se nalaze u tesnoj vezi sa

kontrolerima ulaznih i izlaznih ureĊaja i kriju sve detalje i posebnosti

funkcionisanja ovih kontrolera od procesa koji se tekuće izvršavaju.

Zahvaljujući drajverima ureĊaja, procesi se obraćaju ureĊajima pomoću

njihovog standardizovanog generiĉkog skupa ulazno-izlaznih instrukcija koje

omogućavaju jednoobrazno korišćenje ureĊaja.

Tipiĉne operacije drajvera ureĊaja su:

1. operacija inicijalizacije (koja se poziva samo u toku pokretanja operativnog sistema),

2. operacije ulaza i izlaza (za razmenu podataka), i

3. upravljaĉka operacija (koja omogućuje dinamiĉko podešavanje

funkcionalnih karakteristika ureĊaja, na primer, njihove brzine

prenosa).

Uz pomoć drajvera, pisanje softvera (naroĉito operativnog sistema), koji

sadrţi pozive ka ulazno-izlaznim ureĊajima, postaje mnogo jednostavnije.

Zahvaljujući njima, postignut je efekat nezastarevanja softvera. Naime,

ukoliko se na trţištu pojavi novi ureĊaj ili nova verzija postojećeg ureĊaja,

onda će postojeći sistemski softver raĉunara biti u stanju da komunicira i sa

novim ureĊajem zahvaljujući njegovom novom drajveru. Zbog toga se kaţe

da drajveri ureĊaja nadograĊuju operativni sistem, pošto mu obezbeĊuju

podršku za rad sa svim ureĊajima. Postoje razliĉite verzije drajvera za razliĉite

operativne sisteme.

Tehnike U/I prenosa podataka

Tokom rada raĉunara, veoma ĉesto se vrši vrlo intenzivna razmena

podataka izmeĊu memorije i ulazno-izlaznih ureĊaja. Da bi se osigurali od

mogućih neţeljenih gubitaka podataka prilikom njihove razmene, definisane

su odgovarajuće tehnike za bezbedan i brz prenos podataka ka i iz U/I ureĊaja.


U osnovi razlikujemo sledeće ĉetiri tehnike U/I prenosa: bezuslovni prenos,

uslovni prenos (programirani U/I prenos), prenos zasnovan na prekidu i

direktan pristup memoriji (DMA prenos).

Kod bezuslovnog prenosa, U/I ureĊaj mora biti spreman za prenos u

bilo koje vreme, a sam prenos se obavlja sinhrono sa procesorom.

Najjednostavniji naĉin komunikacije izmeĊu U/I ureĊaja i procesora se moţe

sprovesti kada je poznata brzina i frekvencija sa kojom U/I ureĊaj ĉita ili

upisuje podatke u bafer podataka ureĊaja. Zahvaljujući tome, procesor moţe

sinhronizovano da upisuje ili ĉita podatke iz bafera podataka i upisuje ih u

unutrašnju memoriju raĉunara. U ovom sluĉaju povratna informacija o tome

da li je podatak proĉitan ili ne, ne postoji, što predstavlja veliki nedostatak

bezuslovnog prenosa. Prednost ove tehnike prenosa ogleda sa u velikoj brzini

prenosa. Primer bezuslovnog U/I prenosa podataka javlja se pri komunikaciji

procesora sa A/D i D/A konvertorima, kod kojih je unapred poznata radna

frekvencija, tj. brzina prenosa podataka. Nakon inicijalizacije AD konvertora,

podaci koje on šalje ka memoriji sinhronizovani su od strane procesora i

prenose se konstantnom brzinom. Zaustavljanjem AD konvertora, prekida se

prenos podataka.

Uslovni prenos podataka predstavlja poboljšanje prethodne tehnike

prenosa podataka. On se zasniva na uvoĊenju dodatnog registra u kontroleru

ureĊaja, tzv. registra stanja, u kome se izmeĊu ostalog upisuje i tekući status

bafera podataka pomoću jednog bita (zastavice). Ukoliko je bafer podataka

slobodan za unos, ovaj bit se postavlja na 0, inaĉe ima vrednost 1 (sl. 3.14).

Ĉitanjem vrednosti zastavice, u svakom trenutku se moţe konstatovati da li je

bafer podataka spreman za upis ili ĉitanje, i shodno tome moţe se doneti

ispravna odluka o prenosu podataka koja neće dovesti do njihovog gubitka.

Prethodno definisane tehnike prenosa podataka su se pokazale kao

nepraktiĉne i neefikasne u mnogim situacijama. Naime, tehnika bezuslovnog

prenosa ne rešava sluĉaj prenosa podataka sa U/I ureĊaja koji imaju

promenljivu brzinu prenosa podataka, dok tehnika uslovnog prenosa troši

isuviše puno procesorskog vremena ĉekajući da se bafer podataka oslobodi.

Zbog toga je osmišljena nova tehnika prenosa koja se zasniva na prekidima.

Naime, ukoliko aktivan proces zahteva upis ili ĉitanje podataka u/sa U/I

ureĊaja, procesor prekida izvoĊenje tekućeg procesa (ĉini prekid) i prelazi na

izvoĊenje tzv. procedure prekida za datu ulazno-izlaznu operaciju. Ukoliko

postoji veći broj U/I ureĊaja koji obavljaju ulazno/izlazne operacije pomoću

zahteva za prekidom, mogu da se pojave sledeći problemi:

1. koji je ulazno/izlazni ureĊaj postavio zahtev za prekidom,

2. da li su svi ulazno/izlazni ureĊaji ravnopravni, a ako nisu koji su im

pripadajući prioriteti,


3. da li se sme prekidati ulazno/izlazna operacija novim zahtevom za

prekidom.

a. Postupak upisa podataka sa U/I

ureĊaja u bafer kontrolera

b. Postupak ĉitanja podataka od

strane procesora iz bafera

kontrolera

Sl. 3.14. Uslovni prenos podataka

Sl. 3.15. Mehanizam prenosa podataka zasnovan na prekidu

DA

NE

Proĉitaj zastavicu

Upiši u registar

podataka

U/I poĉetak

kraj

Zastavica = 1

Zastavica = 1

DA

NE

Proĉitaj zastavicu

Proĉitaj registar

podataka

procesor

poĉetak

kraj

Zastavica = 0

Zastavica = 0

memorija

CPJ IRQ

ACK IRQ

U/I kontroler 1 U/I kontroler N

U/I ureĊaj 1 U/I ureĊaj N

Potvrda zahteva za prekidom

Zahtev za

prekidom


Na sl. 3.15 prikazan je mehanizam prenosa podataka zasnovan na

prekidu. On koristi zajedniĉku magistralu za slanje zahteva za prekidom (IRQ

linija) od strane U/I ureĊaja, a procesor osluškuje ove zahteve i reaguje na

njih. Nakon što je primio i prihvatio zahtev za prekidom, procesor mora da

obavi sljedeće korake:

1. odreĊuje koji je U/I ureĊaj postavio zahtev za prekidom,

2. poziva proceduru za obradu tog prekida,

3. nakon završene procedure za obradu ulazno-izlaznog prekida vraća se

prekinutom programu.

U cilju rasterećenja procesora oko obrade U/I prekida, za obradu prekida

koristi se poseban blok za prihvatanje prekida. Ovaj blok prihvata zahteve za

prekidom od svakog U/I ureĊaja (P1, P2, … , Pn), donosi odluku o prioritetima

i uz pomoć procesora razrešava ove prekide. Na taj naĉin on pomaţe

procesoru oko detekcije i obrade prekida sa U/I ureĊaja.

U sluĉaju uĉestalih zahteva za ulazno/izlaznim prenosom podataka,

odnosno zahteva za prenosom većeg bloka podataka ka i iz memorije, treba

oĉekivati da metoda zasnovana na prekidima smanjuje brzinu prenosa

podataka. Navedeni problem se moţe rešiti primenom tehnike direktnog

pristupa memoriji.

Sl. 3.16. Mehanizam prenosa podataka pomoću DMA kontrolera

Direktan pristup memoriji (DMA) je tehnika kojom se minimizira

uloga CPJ-a pri prenosu podataka izmeĊu memorije i U/I ureĊaja. DMA

tehnika zahteva dodatni modul prikljuĉen na sistemsku magistralu koji se

naziva DMA kontroler. Kad ne postoji zahtev za prenosom podataka izmeĊu

memorije i ulazno/izlaznog ureĊaja, DMA kontroler je elektriĉno odvojen od

sistemske magistrale. Tada procesor upravlja magistralom i obavlja normalne

memorijske cikluse. Ukoliko postoji potreba za prenosom bloka podataka,

procesor ustupa DMA kontroleru kontrolu nad magistralom i nastavlja da

CPJ

DMA

kontroler memorija

U/I

ureĊaj

Upravljaĉka magistrala

Magistrala podataka

Adresna magistrala


izvršava sledeće naredbe u programu. Za to vreme DMA obavlja prenos

podataka bez uĉešća procesora. Nakon završetka prenosa, magistrala se

ponovo vraća pod kontrolu procesora, a DMA se odvaja od nje. Na sl. 3.16

prikazana je realizacija direktnog pristupa memoriji.

III-3.7 UPRAVLJANJE PODACIMA NA HARD DISKU

Jedna od bitnih funkcija operativnog sistema, naroĉito iz perspektive

korisnika, je upravljanje podacima koji se nalaze na spoljašnjoj memoriji

(hard disku). Da bi operativni sistem uspešno upravljao ovim podacima, oni

moraju biti uskladišteni na odreĊen, strogo organizovan naĉin, u obliku tzv.

sistema datoteka.

Sistem datoteka sastoji se od datoteka (files) i direktorijuma (directory).

U datotekama se smeštaju programi i podaci, dok su direktorijumi zaduţeni

za organizuju datoteka i ĉuvanje njihovih mnogobrojnih svojstava. Deo

operativnog sistema koji je zaduţen za rad sa datotekama zove se fajl sistem

(file system). On vodi raĉuna o strukturi, naĉinu imenovanja, naĉinu

korišćenja, o zaštiti i o implementaciji ĉitavog fajl sistema. Ĉesto se pod

pojmom fajl sistem podrazumeva struktura direktorijuma i datoteka.

Pored datoteka i direktorijuma, većina savremenih operativnih sistema

poseduje i mogućnost rada sa particijama (partition) pomoću kojih se hard

disk moţe logiĉki podeliti na manje delove i na taj naĉin pojednostaviti

upravljanje sistemom datoteka i direktorijuma.

Pre upisivanja korisniĉkih podataka na disk obavezna su dva postupka

formatiranja diska: fiziĉko formatiranje niskog nivoa i logiĉko formatiranje

visokog nivoa.

U nastavku se najpre govori o formatiranju i particionisanju hard diska, a

zatim i o sistemu datoteka.

III-3.7.1 Formatiranje i particionisanje diskova

Najĉešće korišćeni medijum za trajno skladištenje podataka jeste hard

disk. To je magnetni medijum, koji se pre upotrebe od strane korisnika, mora

na adekvatan naĉin pripremiti za upis i ĉitanje podataka. Fabriĉki proizveden

disk na sebi ne nosi nikakvu informaciju o organizaciji diska i on kao takav

nije upotrebljiv za upis i ĉitanje podataka. Da bi se disk mogao koristiti za ovu

namenu, potrebno ga je pripremiti za prihvatanje podataka. Ova priprema se

sastoji od tri koraka:

fiziĉko formatiranje (formatiranje niskog nivoa),

izrada particija, i


logiĉko formatiranje (formatiranje visokog nivoa).

Fiziĉko formatiranje

Fiziĉko formatiranje diska postiţe se zapisivanjem „praznih“ sektora na

ploĉama hard diska, tj. „obeleţavanjem“ svih sektora na disku poput

obeleţavanja parking mesta na parkingu za automobile. Prilikom fiziĉkog

formatiranja program za formatiranje deli staze na odreĊen broj sektora, pravi

razmake izmeĊu sektora i na završecima staza, zatim upisuje podatke u

zaglavlja i završetke sektora. Osim toga, prostor namenjen podacima

popunjava besmislenim vrednostima ili posebnom šemom za testiranje. Kod

disketa broj sektora na stazi zavisi od vrste diskete i od ureĊaja. Kod hard

diskova broj sektora po stazi zavisi od ureĊaja i od kontrolerskog interfejsa.

Svaki sektor nakon fiziĉkog formatiranja sadrţi:

zaglavlje na poĉetku sektora u kome se nalaze brojevi koji

oznaĉavaju redni broj ili adresu sektora na disku,

deo koji je rezervisan za podatke u iznosu od 512 bajta,

zaglavlje na kraju sektora koje obezbeĊuje detekciju i ispravljanje

grešaka unutar sektora (tzv. ECC kod za korekciju greške)

Podaci u zaglavljima i završecima sektora ne mogu menjati prilikom

normalnog upisivanja podataka, već samo ponovnim formatiranjem niskog

nivoa.

Formatiranje niţeg nivoa diskova obavlja proizvoĊaĉ, a skoro nikada

krajnji korisnik. Današnji tvrdi diskovi se isporuĉuju kupcima kao fiziĉki

formatirani diskovi, tako da korisnici ne vode raĉuna o tome.

Particionisanje hard diska

Izrada particija potrebna je kada disk treba da se koristi iz više

operativnih sistema. Na jednom disku moţe da se koristi više operativnih

sistema ako se formatiranje razdvoji na fiziĉko formatiranje, kao postupak

koji je uvek isti bez obzira na operativni sistem, i formatiranje višeg nivoa

(koji zavisi od operativnog sistema). Izrada particija omogućava da se jedan

disk koristi iz više operativnih sistema, kao i da jedan operativni sistem koristi

disk kao da ih ima nekoliko – to su logiĉki diskovi. Volumen ili logiĉki disk

jeste bilo koji deo diska kojem operativni sistem dodeli zasebnu slovnu

oznaku ili ime.

Particije na disku omogućavaju upotrebu razliĉitih sistema datoteka,

svakog u svojoj particiji. Svaki sistem datoteka onda moţe da koristi vlastiti

metod po kojem datotekama dodeljuje prostor u logiĉkim jedinicama koje se

zovu klasteri ili alokacione jedinice. Svaki disk mora da ima bar jednu

particiju, a najviše ĉetiri, u kojima se mogu koristiti isti ili razliĉiti sistemi


datoteka. U današnjim operativnim sistemima za PC postoje tri uobiĉajena

sistema datoteka: FAT, FAT32 i NTFS.

Kada se ureĊaj podeli na particije formatiranje višeg nivoa za svaku

particiju mora obaviti operativni sistem koji će je koristiti.

Particije hard diskova današnjih PC raĉunara se dele na: primarne i

proširene particije.

Primarna particija je particija u kojoj se moţe instalirati operativni

sistem. Samo primarna particija moţe biti butabilana, tj. na njoj se moţe

instalirati operativni sistem i sa nje se on moţe kasnije po potrebi pokrenuti.

Broj primarnih particija moţe biti najviše ĉetiri, pri ĉemu samo jedna

primarna particija moţe biti trenutno aktivna. Dakle, na jednom hard disku

moguće je instalirati više operativnih sistema, ukoliko on sadrţi veći broj

primarnih particija.

Proširena particija je produţetak primarnih particija do punog

kapaciteta hard diska, pri ĉemu samo jedna proširena particija moţe da postoji

na hard disku. Da bi se formirala proširena particija na disku, broj formiranih

primarnih particija mora biti najviše tri, pošto ukupan broj particija diska

iznosi ĉetiri. Proširena particija se moţe podeliti na veći broj logiĉkih delova

(drajva).

Prvi sektor svakog tvrdog diska sadrţi tzv. master boot record (MBR

zapis). MBR zapis sadrţi programski kod za uĉitavanje operativnog sistema i

podatke, meĊu kojima se istiĉe tabela primarnih particija. Tabela primarnih

particija sadrţi 4 elementa pri ĉemu svaki element opisuje po jednu od ĉetiri

maksimalno dozvoljene primarne particije. Podaci kojima se opisuje jedna

particija su:

status (paticija je bootable ili non-bootable),

tip particije (particija je primarna ili proširena),

adresa prvog sektora particije,

adresa poslednjeg sektora particije,

duţina particije u sektorima.

Particionisanje diska vrši se specijalizovanim programima koji se

isporuĉuju kao standardne komponente operativnih sistema ili kao samostalne

aplikacije. Na primer, u Windows operativnom sistemu koristi se program

Disk Management ili FDisk koji radi i pod MS DOS operativnim sistemom.

Acronis True Image, Norton PartitionMagic, Norton Ghost i dr. programi su

primeri samostalnih aplikacija koje se izmeĊu ostalog koriste za formatiranje i

particionisanje diska. Treba biti obazriv prilikom particionisanja i

formatiranja diska, jer se mogu trajno izbrisati podaci sa njega.

http://en.wikipedia.org/wiki/Acronis_True_Image

http://en.wikipedia.org/wiki/PartitionMagic

http://en.wikipedia.org/wiki/Norton_Ghost


Logiĉko formatiranje diska

Tokom logiĉkog formatiranja (formatiranje višeg nivoa) operativni

sistem (Windows ili DOS) upisuje na disk strukture podataka koje su

potrebne za upravljanje datotekama i podacima. Formatiranje višeg nivoa nije

fiziĉko formatiranje diska, već kreiranje posebne tabele sa sadrţajem diska.

Na nivou operativnog sistema postoje unapred definisane naredbe za

izvoĊenje logiĉkog formatiranja diska. Tako na primer, DOS i Windows

operativni sistemi poseduju naredbu Format pomoću koje korisnik moţe

izvršiti logiĉko formatiranje hard diska.

Logiĉkim formatiranjem primarnih particija dobijaju se tzv. volumeni, a

formatiranjem delova proširene particije dobijaju se logiĉki drajv-ovi. Na

nivou operativnog sistema volumeni i logiĉki drajv-ovi se obeleţavaju

slovnim oznakama engleske azbuke poĉevši od slova C (C, D, E, …).

Na sl. 3.17. prikazan je primer logiĉke organizacije jednog hard diska.

Disk je podeljen na dve primarne i jednu proširenu particiju. Svaka primarna

particija je formatirana i dobijeni su Volumen-i 1 i 2 koji su obeleţeni sa C i

D redom. Proširena particija je podeljena na tri dela i nakon formatiranja

dobijeni su Logiĉki drajv-ovi 1, 2 i 3. koji su obeleţeni sa E, F i G.

Prvi sektor

diska

Primarna

particija 1

Primarna

particija 2 Proširena particija

MBR Volumen 1

(C)

Volumen 2

(D)

Logiĉki

drajv 1 (E)

Logiĉki

drajv 2 (F)

Logiĉki

draj 3 (G)

Sl. 3.17. Primer logiĉke strukture jednog fiziĉkog hard diska.

Particije sa FAT sistemom datoteka, na svakoj logiĉkoj jedinici, imaju

VBS (engl. Volume Boot Sector - sektor za podizanje sistema raĉunara), dva

primerka tabele rasporeĊivanja datoteka (FAT tabela) i osnovni (koreni)

direktorijum. Ove strukture omogućavaju operativnom sistemu da upravlja

prostorom na disku, prati smeštanje datoteka, kao i da spreĉava greške zbog

oštećenih podruĉja.

Na sl. 3.18. prikazana je struktura prve primarne particije ,„Volumen 1

(C)“ sa FAT sistemom datoteka, diska sa slike 3.17. Prvih nekoliko sektora

ovog volumena predstavlja sistemsku oblast, tj. oblast rezervisanu za

smeštanje VBS, zatim FAT tabele i njene kopije i na kraju koreni

direktorijum.

Prvi sektor svakog volumena (VBS) je onaj sektor gde operativni sistem

smešta svoj boot zapis. Veći deo VBS zauzima program koji se koristi za

pokretanje operativnog sistema raĉunara, pod pretpostavkom da je posmatrani


logiĉki disk drajv butabilan, odnosno da je na njemu instaliran operativni

sistem. Sledećih nekoliko sektora sadrţi tzv. FAT tabelu (tabelu alokacije

fajlova) i njenu kopiju. FAT tabela je osnovna struktura pomoću koje

operativni sistem (DOS ili Windows) vodi evidenciju o tome kako se datoteke

(fajlovi) upisuju u sektore duţ volumena i/ili logiĉkog drajva jednog diska.

FAT sadrţi popis klastera i njihov broj, za svaku datoteku posebno.

MBR

diska

Volumen 1

(C)

Volumen 2

(D)

Logiĉki

drajv1 (E)

Logiĉki

drajv 2 (F)

Logiĉki

drajv 3 (G)

VBS

particije

FAT

tabela

Kopija

FAT

Koreni

direktorijum Oblast podataka i programa

Sistemska oblast logiĉkog diska

Sl. 3.18. Struktura primarne particije 1 (volumena 1 (C))

III-3.7.2 Pokretanje OS

Da bi mogao da se pokrene, operativni sistem mora prethodno da se uĉita

u RAM memoriju raĉunara. Najĉešći naĉin uĉitavanja operativnog sistema

zapoĉinje samim ukljuĉivanjem raĉunara - tzv. hladni start (cold start). Za

razliku od njega, tzv. topli start (warm start) zapoĉinje pritiskom na

odgovarajuću kombinaciju tastera na tastaturi raĉunara (Ctrl+Alt+Delete) ili

dugme na kućištu raĉunara oznaĉeno sa Reset. Bez obzira na to da li se radi o

ukljuĉivanju raĉunara ili samo o restartu, odvija se ista procedura podizanja

operativnog sistema koja je ilustrovana na sl. 3.19.

Nakon ukljuĉivanja, kontrola nad raĉunarom se predaje programu koji je

uskladišten u ROM BIOS raĉunara na matiĉnoj ploĉi. Ovaj program obavlja

dijagnostiĉke testove koji ukljuĉuju proveru ispravnosti memorije, grafiĉke

kartice, tastature i ostalog hardvera raĉunara, kako bi se obezbedilo ispravno

uĉitavanje i rad operativnog sistema. Nakon testiranja hardvera, program iz

BIOS-a ispituje da li se u disketnoj jedinici nalazi sistemska disketa sa

operativnim sistem na njoj. Ako se nalazi, BIOS pokreće program sa prvog

sektora diskete koji dalje uĉitava operativni sistem sa nje u memoriju

raĉunara. Ako se ne nalazi, BIOS uĉitava program sa prvog sektora hard

diska (MBR zapis) u memoriju raĉunara i predaje mu kontrolu nad

raĉunarom. Na osnovu tabele particija iz MBR-a pronalazi se aktivna

primarna particiju i uĉitava njen prvi sektor (boot zapis) koji sadrţi program

za podizanje (butovanje) operativnog sistema. Na taj naĉin se pokreće


uĉitavanje operativnog sistema sa date aktivne particije u memoriju raĉunara.

Operativni sistem se nikada ne uĉitava ceo u memoriju, već samo onaj njegov

deo koji je zaduţen za obavljanje tekućih zadataka na nivou raĉunarskog

sistema.

BIOS

MBR

diska

Volumen 1

(C)

Volumen

2 (D)

Logiĉki

drajv1 (E)

Logiĉki

drajv 2

(F)

Logiĉki

drajv 3

(G) Tabela

primarnih

particija

VBS

FAT

tabela

Kopija

FAT

Koreni

direktorijum Oblast podataka

i programa

Operativni sistem RAM memorija

Sl. 3.19. Mehanizam pokretanja (podizanja, uĉitavanja)

operativnog sistema

III-3.7.3 Sistem datoteka

Za većinu korisnika sistem datoteka je najvidljiviji deo OS. On

predstavlja sistem za skladištenje i pristup podacima i programima koji

pripadaju ili korisnicima ili OS. U opštem sluĉaju sistem datoteka sastoji se iz

dva dela:

datoteka (files) i

direktorijuma (directory).

U datotekama su uskladišteni podaci, dok struktura direktorijuma

organizuje i ĉuva informacije o datotekama u sistemu.

Koncept datoteke

Podaci u raĉunarskim sistemima skladište se na spoljašnjoj memoriji

(najĉešće na hard disku ili optiĉkom disku). Operativni sistem obezbeĊuje

jedinstveni logiĉki pristup podacima na navedenim medijumima. On razdvaja


fiziĉki zapis skupa povezanih podataka na medijumu od njihovog logiĉkog

znaĉenja, koje nazivamo datoteka. Dakle, OS preslikava ili zapisuje podatke

iz datoteka na fiziĉki medijum.

Pod pojmom datoteke podrazumeva se skup povezanih informacija

uskladištenih na spoljašnjoj memoriji. Gledano iz ugla korisnika, datoteka

predstavlja najmanji logiĉki segment spoljašnje memorije; podaci se zapisuju

na spoljašnju memoriju samo u obliku datoteke. Obiĉno datoteke predstavljaju

programe u bilo kom obliku (izvornom, objektnom, izvršnom) ili podatke.

Podaci mogu biti numeriĉki, tekstualni, alfanumeriĉki, binarni. Podaci mogu

biti zapisani u slobodnom obliku ili mogu biti strogo formatirani U opštem

sluĉaju, datoteka je niz bitova ĉije znaĉenje odreĊuje onaj koji stvara

datoteku. Iz navedenog sledi da je koncept datoteka priliĉno opšti.

Datoteka ima odreĊenu zadatu strukturu vezanu za tip datoteke. Tako je

tekstualna datoteka niz znakova organizovanih u linije, odnosno stranice.

Izvršna datoteka je niz sekcija binarnog koda koje program punilac upisuje u

memoriju u fazi uĉitavanja programa u unutrašnju memoriju raĉunara.

Atributi datoteke

Datoteci se dodjeljuje ime na osnovu koga se onda vrši pristup njenom

sadrţaju. Ime je obiĉno niz znakova, kao npr. “informatika.doc”. Neki OS

(Unix) razlikuju velika i mala slova, dok drugi (Windows) ne razlikuju. Kada

se datoteci dodeli ime ona postaje nezavisna od procesa, korisnika pa ĉak i

raĉunara koji je stvorio. Tako npr. datoteku “informatika.doc” stvara jedan

korisnik, dok je drugi moţe ĉitati ili menjati. Ova datoteka se pomoću

prenosive memorije ili raĉunarske mreţe moţe preneti na drugi raĉunar i tamo

obraĊivati, pri ĉemu je datoteka zadrţala svoje polazno ime.

Nakon formiranja, svaka datoteka dobija sledeće atribute koji ne moraju

imati svi OS:

Ime. Simboliĉko ime datoteke je jedina informacija o datoteci koja se

smešta u obliku pristupaĉnom korisniku.

Tip. Ova informacija je potrebna operativnim sistemima koji podrţavaju

razliĉite tipove datoteka.

Lokacija. Pokazivaĉ na ureĊaj i mesto na ureĊaju gdje je datoteka

skladištena.

Veliĉina. Trenutna veliĉina datoteke; obiĉno se izraţava u B, kB, MB ili

GB.

Zaštita. Informacije o pravu pristupa datoteci, odnosno prava ko moţe

menjati, ĉitati, itd. datoteku.

Vreme, datum i identifikacija korisnika. Ove informacije zapisuju se u

fazi stvaranja, poslednje promene ili poslednjeg korišćenja datoteke.


Sve informacije o datoteci zapisuju se u posebnu strukturu podataka koja

se naziva direktorijum i koja se zapisije na hard disku kao sistemska

datoteka. Prema potrebi sadrţaj direktorijuma uĉitava se sa diska u radnu

memoriju i pomoću njega OS upravlja pristupom datotekama.

Operacije nad datotekama

OS preko sistemskih poziva omogućava sledeće operacije nad

datotekama:

Kreiranje datoteke (create). Kod kreiranja datoteke potrebna su dva

koraka. Prvo, mora se pronaći mesto za datoteku u sistemu datoteka.

Drugo, mora se napraviti zapis o datoteci u sistem direktorijuma. Taj

zapis sadrţi ime i lokaciju datoteke.

Upis u datoteku (write). Upis u datoteku izvodi se pomoću posebnog

sistemskog poziva kome se zadaje ime datoteke kao i podaci koji se u

datoteku upisuju. Pomoću imena datoteke, OS pretraţuje sistem

direktorijuma i pronalazi lokaciju datoteke.

Ĉitanje datoteke (read). Ĉitanje datoteke takoĊe se ostvaruje pomoću

sistemskog poziva kome se zadaje ime datoteke kao i lokacija gde se u

radnu memoriju upisuje sledeći blok datoteke. OS pretraţuje sistem

direktorijuma kako bi se pronašla lokacija datoteke.

Pozicioniranje unutar datoteke (reposition within a file). Sistem

pretraţuje sistem direktorijuma kako bi pronašao lokaciju datoteke i

pokazivaĉ tekuće pozicije datoteke koji se postavlja na odreĊenu zadatu

vrednost.

Brisanje datoteke (delete). Za brisanje datoteke pretraţuje se

direktorijum i pronalazi datoteka. OslobaĊa se prostor koji je datoteka

zauzimala i briše se ime datoteke iz direktorijuma.

Navedene operacije predstavljaju minimum funkcija koje OS mora

podrţavati. Obiĉno se susreću i dodatne operacije kao npr. dodavanje novih

podataka (append) datoteci ili promena naziva datoteke (rename). Pomoću

pomenutih osnovnih operacija realizuju se druge operacije nad datotekama.

Tako npr. kopiranje sadrţaja datoteke ostvaruje se stvaranjem nove datoteke,

ĉitanjem sadrţaja stare datoteke i upisom istog u novu datoteku.

Tipovi datoteka

Kod projektovanja OS, posebno sistema datoteka kao jedne njegove

komponente, potrebno je doneti odluku da li je potrebno da OS raspoznaje

razliĉite tipove datoteka ili da jedinstveno tretira sve datoteke. Ukoliko OS

razlikuje tipove datoteka tada je moguće da on kontroliše korišćenje datoteka,


kao i operacije koje se sprovode nad njima. Tako npr. uobiĉajena greška jeste

otvaranje neke datoteke pomoću programa koji ne razume njen tip.

Uobiĉajeno rešenje za razlikovanje tipova datoteka jeste ukljuĉivanje

tipa datoteke kao sastavni deo imena datoteka. Tako se ime datoteke deli na

dva dela: ime datoteke i tip (proširenje, ekstenzija) koji su obiĉno odvojeni

toĉkom. Na taj naĉin, i korisnik i OS razlikuju razliĉite tipove datoteka.

OS na osnovu tipa datoteke odreĊuje dopustive operacije koje je moguće

izvoditi nad datim tipovima datoteka. Tako npr. MS DOS, koji za ime

datoteke koristi najviše osam znakova, a za ekstenziju najviše tri, dozvoliće

izvršavanje datoteka ĉije su ekstenzije .exe ili .com, dok datotekama sa

ekstenzijom .doc neće dozvoliti izvršavanje.

Naĉin pristupa datotekama

U datoteci se skladište razliĉite informacije. Da bi se datoteka mogla

koristiti, ona se mora upisati u radnu memoriju. Postoje razliĉiti naĉini

pristupa podacima u datotekama. Neki sistemi podrţavaju samo jedan naĉin,

dok drugi više naĉina pristupa.

Sekvencijalni pristup je najjednostavniji naĉin pristupa podacima

unutar datoteke. Informacije se obraĊuju redno, jedan zapis za drugim. Da bi

se pristupilo ţeljenom zapisu u datoteci, mora se redom proći kroz sve zapise

koji prethode ţeljenom. Magnetne trake koriste sekvensijalni pristup

datotekama.

Direktni pristup je sloţenija metoda pristupa podacima unutar datoteke.

Datoteka sa direktnim pristupom se sastoji od logiĉkih zapisa (blokova)

unapred definisane i nepromjenjive veliĉine. Ovakvim pristupom moguće je

zapisima pristupati proizvoljnim redosledom. Svakom bloku ili zapisu

moguće je direktno pristupati poznavajući njegov broj poĉevši od poĉetka

datoteke. Tako ne postoji ograniĉenje u redosledu ĉitanja i pisanja u blokove

datoteke. Ovakav naĉin pristupa sadrţaju datoteka podrţava hard disk.

Svi OS ne podrţavaju oba naĉina pristupa datotekama. Moţe se primetiti

da je direktan pristup opštiji i da se pomoću njega jednostavno moţe

simulirati sekvencijalni pristup.

Sistem datoteka

Svakom logiĉkom disku (particiji) pridruţuje se po jedan tip sistema

datoteka (fajl sistema) kojim se definiše naĉin zapisa i voĊenja evidencije o

datotekama na hard disku od strane operativnog sistema. U zavisnosti od vrste

operativnog sistema, postoje razliĉiti tipovi sistema datoteka. Na primer, u

Windows operativnim sistemima zastupljeni su FAT, FAT32 i NTFS sistemi

datoteka.


FAT (engl. File Allocation Table - tabela rasporeĊivanja datoteka) jeste

standardni sistem datoteka koji podrţavaju DOS, Windows 9x i Windows NT.

FAT particije podrţavaju imena datoteka od najviše 11 znakova (8 + 3 znaka

za tip datoteke) pod DOS-om, a 255 znakova pod Windowsom 9x i

Windowsom NT 4.0 (i novijim). Standardni FAT sistem koristi 12-bitne ili

16-bitne brojeve za prepoznavanje klastera, pa je zato disk od 2 GB najveći

disk koji on moţe da podrţi.

FAT32 (engl. File Allocation Table 32-bit - 32-bitna tabela

rasporeĊivanja datoteka) je sistem datoteka koji podrţavaju sve verzije

Windows-a poĉev od Windows 95 pa nadalje. FAT32 koristi 32-bitne brojeve

za prepoznavanje klastera što omogućava jedan volumen od 2 TB, odnosno

2048 GB.

NTFS (engl. Windows NT File System - sistem datoteka Windowsa NT)

je sistem datoteka svojstven operativnom sistemu Windows NT, Windows

XP, Windows Vista i Windows 7, koji podrţava imena datoteka duţine do

256 znakova i particije do (teoretske) veliĉine od 16 egzabajtova (1 egzabajt =

264 bajtova = 17179869184 TB). NTFS omogućava proširene atribute i

zaštitne funkcije sistema datoteka koji ne postoje u sistemu datoteka FAT.

Struktura direktorijuma

Sistem datoteka moţe poprimiti velike razmere. Veliki sistemi skladište

više miliona datoteka na svojim diskovima. Upravljanje ovakvim sistemima

zahteva dobru organizaciju, koja se obiĉno postiţe logiĉkom podelom diska

na particije i korišćenjem sistema direktorijuma.

Svaki disk u sistemu sadrţi barem jednu particiju, koja predstavlja

najniţi nivo na koji je smešten sistem datoteka (datoteke i direktorijumi

datoteka). Ovakvim pristupom korisnik vidi samo sistem direktorijuma u koji

se skladište datoteke, a moţe u potpunosti zanemariti probleme vezane za

fiziĉki smještaj i pronalaţenje datoteka. Tako particija praktiĉno predstavlja

virtualni disk.

Svaka particija zapisuje informacije o datotekama koje su smeštene u

njoj. Ona za to koristi direktorijum particije (koreni direktorijum, tabela

sadrţaja). Kod FAT fajl sistema, koreni direktorijum je lociran u poslednjem

delu sistemske oblasti logiĉkog volumena ili logiĉkog drajva, odmah iza

kopije FAT tabele (sl. 3.18). Kod novijih verzija fajl sistema (FAT32 i NTFS)

koreni direktorijum je prebaĉen iz sistemske oblasti u oblast podataka

volumena ili logiĉkog drajva. Direktorijum je jednostavna baza podataka koja

zapisuje sve informacije potrebne za rad sa datotekama u odreĊenoj particiji

kao što je naziv datoteke, tip, veliĉina, datum nastajanja, datum poslednje

izmene, lokacija na disku i sl. Dakle, u direktorijum se smeštaju skoro sve

informacije koje operativni sistem zna o nekoj datoteci.


Direktorijum se moţe posmatrati kao simboliĉka tablela koja imenima

datoteka, koja su prihvatljiva za korisnika, pridodaje ostale informacije o

datoteci. S obzirom da se na jednoj particiji moţe naći i stotine hiljada

datoteka sledi zakljuĉak da se direktorijumi mogu organizovati na više naĉina:

direktorijumi sa jednim nivoom, sa dva nivoa i direktorijumi u obliku stabla.

Najjednostavnija organizacija je direktorijuma jeste sa jednim

nivoom. Sve datoteke se upisuju u jednom direktorijumu ĉija struktura se

jednostavno podrţava i realizuje (sl. 3.20). Uprkos jednostavnosti ovakva

organizacija ima znaĉajnih nedostataka. Povećanjem broja datoteka teško je

pratiti imena datoteka i povezivati ih sa njihovim znaĉenjem. Poseban

problem se javlja ukoliko više korisnika koristi istu particiju. Tada je teško

izvoditi zaštitu datoteka izmeĊu korisnika. Dakle, ovakva organizacija

direktorijuma je krajnje nepraktiĉna i ne koristi se.

pred1 pred2 test1 prog1 slika1 slika2 adresedirktorij

datoteke

Sl. 3.20. Direktorijum sa jednim nivoom.

korisnik1 korisnik2 korisnik3

prog data prog data

glavnidirktoriji

datoteke

tekst progr datakorisničkidirktoriji

Sl. 3.21. Direktorijum sa dva nivoa.

Ukoliko više korisnika koristi raĉunarski sistem moţe se svakom

korisniku odrediti vlastiti direktorijum u koji on skladišti svoje datoteke. Ova

organizacija vodi ka sistemima direktorijuma sa dva nivoa (sl. 3.21).

Stablasta struktura direktorijuma

Stablasta struktura direktorijuma, sl. 3.22, je poboljšanje dvo-nivovske

strukture. Naime, ukoliko se dozvoli da svaki direktorijum pored svojih

datoteka poseduje i druge direktorijume, tzv. poddirektorijume, dobija se jako

direktorijum

datoteke

glavni

direktorijum

korisniĉki

direktorijum

datoteke


fleksibilna stablasta ili hijerarhijska struktura direktorijuma. Ovim rešenjem

korisnik ima apsolutnu slobodu da maksimalno efikasno organizuje svoje

datoteke. Ovakvo rešenje osnova je svih današnjih sistema datoteka. Kod

ovakvog rešenja potrebno je razlikovati direktorijum od datoteke, budući da

svaki direktorijum moţe u sebi sadrţavati direktorijume i datoteke.

Direktorijum je jednostavno gledajući jedna sistemska datoteka. OS ih

razlikuje pomoću jednog identifikacionog bita na sledeći naĉin. Svaki entitet u

direktorijumu koji ima identifikacioni bit 1 predstavlja direktorijum, u

suprotnom entitet predstavlja datoteku.

korisnik1 korisnik2 korisnik3

prog1 prog2

prog data

korijen

data1 data2

prog dataprogr data

prog1 prog2

Sl. 3.22. Stablasta struktura direktorijuma.

Kada broj snimljenih datoteka na hard disku postane veliki, koreni

direktorijum postaje takoĊe veliki i korisniku je tada teško da se snalazi u

njemu. Da bi se olakšalo praćenje fajlova i njihovih svojstava, u korenom

direktorijumu se ĉuvaju podaci samo manjeg broja fajlova, a ostatak se

prebacuje u tzv. poddirektorijume. Poddirektorijumi su datoteke na koje

pokazuju odreĊene stavke u korenom direktorijumu ili nekog drugog

poddiretorijuma. Njihov sadrţaj se tretira kao dodatni spisak datoteka. Skoro

u svim sluĉajevima sadrţaji poddirektorijuma imaju formu koja je identiĉna

formi sadrţaja korenog direktorijuma. MeĊutim, postoji i nekoliko kljuĉnih

razlika. Jedna je da samo koreni direktorijum sadrţi polje za ime volumena ili

logiĉkog drajva, pošto je on poĉetni direktorijum datog volumena ili logiĉkog

drajva. Svaki poddirektorijum (poddirektorijum roditelj) moţe da sadrţi

jedan ili više svojih poddirektorijuma (poddirektorijuma dece).

Poddirektorijum pored spiska fajlova i njihovih svojstava moţe da sadrţi i

spisak poddirektorijuma dece, tj. onih poddirektorijuma na koje on pokazuje.

Poddirektorijumi deca se izvede iz roditeljskih poddirektorijuma. Na ovaj

koren


naĉin se uspostavlja hijerarhijska veza izmeĊu poddirektorijuma pri ĉemu se

taĉno zna koji poddirektorijumi su podreĊeni kojim poddirektorijumima.

Poddirektorijum mora da se kreira odgovarajućom sistemskom

naredbom od strane programa ili korisnika pre nego što se u njemu zapoĉne

voĊenje evidencije o datotekama. Nakon kreiranja, poddirektorijum je prazan

sve dok se u njega ne upiše datoteka ili novi poddirektorijum dete.

Poloţaj jedne datoteke u hijerarhijskoj sterukturi poddirektorijuma

definisan je tzv. apsolutnom putanjom (path), koja sadrţi sve podkataloge

poĉevši od korenog kataloga pa do podkataloga u kome se nalazi datoteka.

Kompletna ili apsolutna putanja se dobija stavljanjem imena volumena ili

logiĉkog drajva, koji se moţe proĉitati iz korenog direktorijuma, na poĉetku

ove putanje, pri ĉemu se kao separator izmeĊu podkataloga koristi obrnuta

kosa crta (\). Naziv datoteke piše se na kraju. Npr.

C:\Users\Student\My Documents\Kolokvijumi\Word.doc

Gornja apsolutna putanja ukazuje da se datoteka Word.doc nalazi u

poddirektorijumu Kolokvijumi, koji je poddirektorijum direktorijuma My

Documents. Istovremeno, My Documents je poddirektorijum direktorijuma

Student, a ovaj je poddirektorijum direktorijuma Users. Konaĉno Users je

poddirektorijum korenog direktorijuma na lokalnom volumenu C.

Kako bi se korisniku olakšalo korišćenje sistema datoteka moguće je

datoteku odrediti i pomoću relativne putanje, odnosno zadajući put iz

trenutnog direktorijuma vertikalno do direktorijuma u kome se datoteka

nalazi. Tako npr. ako je trenutni direktorijum

C:\Users\Student\My Documents,

a traţi se datoteka Word.doc sa već opisanom apsolutnom putanjom, dovoljno

je za pronalaţenje ove datoteke specificirati Kolokvijumi\Word.doc.

Korisnik se moţe kretati iz direktorijuma u direktorijum. Direktorijum u

kome se korisnik trenutno nalazi naziva se tekući direktorijum (current

directory). U tekućem direktorijumu obiĉno su skladištene datoteke koje su od

interesa za taj direktorijum, odnosno funkcionalno ili logiĉki su vezani za

njega. Koristeći imena datoteka u tekućem direktorijumu korisnik izvodi

operacije nad njima. Prelaz u drugi tekući direktorijum izvodi se posebnim

sistemskim pozivom. Nakon prelaza u novi tekući direktorijum, imenom

datoteke mogu se izvoditi operacije samo nad datotekama u novom tekućem

direktorijumu.

Pokretanjem OS i logovanjem korisnika na njegov nalog pod nazivom

npr. Student, poĉetni korisniĉki direktorijum postavlja se automatski na

sledeću vrednost


Roots\Users\Student

gde Roots oznaĉava ime particije na kojoj je instaliran OS koga koristi

navedeni korisnik. Iz ovog direktorijuma korisnik moţe prema potrebi i

prelaziti u druge direktorijume.

U sastavu grafiĉkih operativnih sistema standardno se isporuĉuju

programi pomoću kojih se jednostavno rukuje direktorijumima. Na primer, u

Windows OS takav program je Windows Exploer. Na sl. 3.23 prikazan je

jedan prozor Windows Exploer-a. Jasno se moţe uoĉiti hijerarhijska veza

meĊu poddirektorijumima. U Exploeru se direktorijumi drugaĉije nazivaju i

fascikle (folderi), što asocira na fascikle u kojima se smeštaju razna

dokumenta, a postoji mogućnost odlaganja i drugih fascikli unutar jedne

fascikle. Hijerarhijska struktura fascikli ĉini stablo sa korenom na gore, ĉije se

grane mogu prikazati ili sakriti. Fascikla My Computer ĉuva sve fascikle koje

odgovaraju korenim direktorijumima svih volumena i logiĉkih drajva (C i D

na slici).

Sl. 3.23. Prozor aplikacije Windows Exploer koji služi za upravljanje i

kontrolu rada sa fajlovima i direktorijumima

Za kreiranje, brisanje, aţuriranje i organizaciju direktorijuma na disku,

operativni sistemi poseduju odgovarajući skup komandi. U komande za rad

sa direktorijumima spadaju: kreiranje i brisanje kataloga, promena kataloga,

prikazivanje sadrţaja kataloga i prikazivanje i brisanje stabla.


III-3.8 MS OPERATIVNI SISTEMI

Kroz istoriju razvoja raĉunarske tehnike, razvijali su se razliĉiti

operativni sistemi. MeĊu najprodavanije operativne sisteme, koji će biti

razmatrani u nastavku spadaju OS kompanije Microsoft. To su MS DOS i MS

Windows. Pored ovih OS postoje i drugi OS poput Unix i Linux, kao i veliki

broj specijalizovanih OS koji se koriste za raĉunare specijalizovane za

odreĊenu vrstu poslova.

MS-DOS

Operativni sistem MS-DOS (MicroSoft Disk Operating System) je u

poĉetnom periodu korišćenja personalnih raĉunara bio najviše korišćeni

operativni sistem. Tokom više od petnaest godina razvoja objavljen je veliki

broj njegovih verzija. Prvu verziju DOS-a objavio je IBM 1981. godine.

Danas se DOS više ne koristi, meĊutim kroz Windows-ovu aplikaciju

„Command Promt“ omogućeno je izvršavanje Dos-ovih komandi u

odgovarajućem prozoru.

DOS je operativni sistem komandnog tipa. Komande se kucaju nakon

pojave tzv. komandnog prompta, koji predstavlja putanju do radnog

direktorijuma. Primer izgleda jednog komandnog prompta DOS-a je

C:\ Dos >_

Komande DOS-a imaju sledeću strukturu:

<kljuĉna reĉ> <parametar> / <opcije>

Kljuĉna reĉ je obiĉno reĉ od nekoliko slova koja oznaĉava šta treba da

uradi operativni sistem. Parametri pokazuju nad ĉime se komada izvršava.

Opcije dodatno ukazuju na naĉin izvršenja komande.

MS Windows

MS Windows ("prozori") najpopularniji je i najzastupljeniji grafiĉki

operativni sistem. Postoji više njegovih serija namenjenih krajnjim

korisnicima: Windows 3.1, Windows 95/98, Windows NT/Me/2000/2003,

Windows XP, Windows Vista i Windows 7, kao i nekoliko serija za serverske

potrebe: Windows Server 2003/2008.

U Windows komande se zadaju pomoću:

miša (biranjem odreĊenih stavki iz postojećih listi ili dvostrukom

klikom na preĉicu neke aplikacije zadate u obliku ikone)


tastature (unošenjem odgovarajućih vrednosti u odreĊena tekstualna

polja) ili

nekog drugog ulaznog ureĊaja.

Windows pomoću grafiĉkog korisniĉkog interfejsa (GUI) i interfejsa za

programiranje aplikacija (API) omogućava korisniku da kreira i crta ekranske

objekte i nadgleda aktivnosti miša i tastature.

Ovaj OS predstavlja objektno orjentisan skup programa (OOP) koji

svoj rad zasnivaju na velikom broju objekata koji se izvode iz samo nekoliko

klasa. Objekti se izvode pomoću tzv. konstruktora objekata uz zadavanje

konkretnih osobina objektima. Na primer, koristeći opštu klasu prozora,

Windows izvodi sve prozore koji se pojavljuju na monitoru. Prozori kao

objekti potiĉu od istog programskog koda, pošto se izvode iz iste klase, ali se

meĊusobno razlikuju po svojstvima koja se zadaju u fazi kreiranja prozora.

Kreirani prozor sa svojim svojstvima predstavlja jedan konkretan objekat iz

klase prozora.

Komunikacija korisnika sa ekranskim grafiĉkim objekima Windowsa

ostvaruje se kroz tehnologiju poruka i dogaĊaja. Na primer, kada mišem

kliknemo na liniju menija, generiše se odgovarajuća poruka koja se prenosi u

program za obradu dogaĊaja (analizator dogaĊaja) koji analizira stanje

linije menija i prenosi poruke drugim objektima u cilju odgovora na izabranu

stavku u meniju.

Postoji nekoliko zajedniĉkih karakteristika Windows operativnih

sistema. U nastavku će biti objašnjene neke od njih.

Zajedniĉki izgled. Sve Windowsa aplikacije imaju isti osnovni izgled i

kod korisnika izazivaju isti doţivljaj. Kada nauĉite jednu Windows aplikaciju

lake se uĉe sve ostale.

Nezavisnost od ureĊaja. Aplikacije ne zavise od konfiguracije, tj.

ugraĊenih hardverskih komponenti. Za razliku od DOS-aplikacija, Windowsa

aplikacije ne zavise od hardverskih komponenti kao što su miš, monitor ili

tastatura, jer se manipulacija hardverom obavlja preko Windowsa API-a i

drajvera ureĊaja.

Multiprogramski rad (multitasking). Poĉev od verzije Windows 95,

Windows OS obezbeĊuje multiprogramski rad, a Windows NT je pravi

mreţni operativni sistem. Korisnik moţe imati nekoliko aplikacija koje se

izvršavaju u isto vreme, pri ĉemu je svaka aktivna u zasebnom prozoru.

Upravljanje memorijom. Windows OS imaju sistem za upravljanje

memorijom koji omogućava aplikacijama da koriste proširenu memoriju, da

dele strsice (segmente) podataka sa drugim aplikacijama i izbacuju

nepotrebne stranice (segmente) natrag na disk.

Podrška postojećim DOS aplikacijama. Većina postojećih DOS

aplikacija moţe direktno da radi pod Windows-ima.


Deljenje podataka. Windows-i omogućavaju prenos podataka izmeĊu

raznih aplikacija upotrebom Clipboard-a. Bilo koja vrsta podataka moţe

preko Clipboard-a biti preneta iz jednog prozora u drugi. Clipboard definiše

kako dve aplikacije mogu da dele informacije.

Izvršavanje aplikacija. U Windows OS svaka aplikacija se izvršava u

vizuelno odvojenom prostoru na ekranu koji se naziva prozor (Windowsa).

Prozori su objekti sa kojima se dalje moţe manipulisati. Prozori se mogu:

otvarati (Open), zatvarati (Close), povećavati, smanjivati i pomerati.

Na vrhu svakog prozora nalazi se linija naslova (Title bar), a na dnu

linija stanja (Status bar). Većina prozora poseduje meni (menu) sa okvirima

za dijalog (dialog boxes). Umesto da korisnik pamti komande, one su ispisane

na ekranu: File, Edit, View, itd. Korisnik pomoću miša vrši izbor objekta ili

ţeljene padajuće liste (meni) koji pruţaju mogućnost daljeg izbora komandi.

Po završetku uĉitavanja operativnog sistema u memoriju raĉunara, na

ekranu se pojavljuje radna površina (desktop). Na njoj se nalaze preĉice u

obliku sliĉica - ikona koje nas podsećaju na njihovu uobiĉajenu funkciju u

svakodnevnom ţivotu: npr. korpa za otpatke (Recycle Bin) u koju bacamo

nepotrebna dokumenta, raĉunar (My Computer) itd. Na dnu radne površine

je traka sa zadacima na kojoj se sa leve strane nalazi i Start dugme. Na traci

sa zadacima nalazi se dugmad trenutno pokrenutih programa koji se

izvršavaju u prozoru kao i ikone programa koje sluţe za brzo pokretanje. Na

desnoj strani trake sa zadacima smešteno je polje sa ikonama za

obaveštavanje korisnika, na kome se nalazi ĉasovnik i preĉice nekih programa

koji pri izvršavanju ne otvaraju prozor. Ovo polje moţe imati promenljivu

duţinu, u skladu sa brojem programa koji se tekuće izvršavaju. Izgled radne

površine se moţe prilagoditi potrebama samog korisnika, koristeći razna

podešavanja.

III-4 PROGRAMSKI JEZICI I PREVODIOCI

Naĉin kako raĉunar rešava neki problem potpuno je isti kao i kada bi ga

samostalno rešavao ĉovek. Jedina razlika je u tome što raĉunar operacije

izvodi veoma brzo, precizno i bez zamora. Da bi se rešio neki problem

primenom raĉunara, raĉunaru mora da se zada potpuni skup instrukcija u

kome su precizno zadati svi potrebni koraci šta raĉunar treba da uradi, kao i

podaci sa kojima će se raditi.

Potpuni skup instrukcija se u informatici naziva algoritam. Postoje

razliĉite mogućnosti za predstavljanje algoritma, ali se on najĉešće predstavlja

grafiĉki pod imenom dijagram toka programa. U ovom dijagramu pojedine

akcije (uĉitavanje, obrada i štampanje podataka), predstavljene su taĉno

odreĊenim grafiĉkim simbolima, ĉime se obezbeĊuje jednostavnost,


preglednost i jednoznaĉnost zapisa algoritma. Na sl. 3.24 prikazan je primer

jednog algoritma kojim se rešava problem odreĊivanja kvadratnog korena

realnog broja u skupu realnih brojeva. Na slici su takoĊe predstavljena i

znaĉenja svih korišćenih grafiĉkih simbola: poĉetak i kraj programa, unošenje

podataka, izdavanje (prikaz ili štampanje) podataka, obrada podataka,

grananje po uslovu i strelice za prikaz toka programa.

Pošto instrukcije u algoritmu nisu direktno razumljive raĉunaru, svaka

instrukcija se kodira sa jednim ili više binarnih kodova (naredbi). Skup

binarnih instrukcija koje rešavaju dati problem nazivamo program. Da bi se

olakšalo pisanje programa koji su nezavisni od hardverske i softverske

platforme raĉunara, tj. programa koji se mogu prenositi sa raĉunara na raĉunar

bez obzira na njihove razlike, razvijeni su programski jezici.

Grafički simbol Značenje

Poĉetak ili kraj programa

Unošenje podataka

Izdavanje podataka

Obrada podataka

Grananje

Povezivanje algoritamskih

koraka

Sl. 3.24. Primer algoritma za odreĊivanje kvadratnog korena

Programski jezici su veštaĉki jezici, ali kao i prirodni jezici, oni imaju

svoju:

abecedu,

reĉi,

sintaksu (skup pravila kako se formiraju veće organizacione celine -

naredbe) i

semantiku (znaĉenje svake naredbe).

U osnovne programske jezike se ubrajaju: FORTRAN, BASIC, ALGOL,

PASCAL i C. Ovi programski jezici spadaju u grupu proceduralnih

programskih jezika pošto se njihov programski kod zasniva na korišćenju

procedura (funkcija, podprograma i sl.).

da

ne

Poĉetak

x

y = x

x<0 da

ne

y

Kraj

NNe

ma

re[enja

Nema reš.


Naprednije verzije programskih jezika pripadaju klasi objektno-

orjentisanih programskih jezika (OOPJ). Njihov programski kod se bazira na

objektno orjentisanom programiranju, koje se zasniva na upotrebi tzv. klasa iz

kojih se kreiraju objekti. Objektno-orjentisano programiranje poseduje jednu

jako moćnu osobinu koja se naziva nasleĊivanje. To je tehnika kojom se

izvode nove klase iz postojećih klasa. U OOPJ spadaju sledeći programski

jezici: C++ , DELPHI, JAVA, C#, itd.

Pored pomenutih programskih jezika postoje i problemski orijentisani

jezici (POJ). Ovi programski jezici su namenjeni za rešavanje

specijalizovanih problema iz odreĊene oblasti. Naime, pomoću problemski

orijentisanog jezika korisnik samo opisuje problem koji treba rešiti, a sve

ostalo se prepušta POJ-u.

Programi napisani na nekom od pomenutih programskih jezika nazivaju

se izvorni programi ili kraće programi. Naredbe programskog jezika se

formiraju koristeći reĉi iz reĉnika programskog jezika i nazive koje programer

dodeljuje simboliĉkim memorijskim lokacijama u koje se skladište podaci sa

kojima se radi u programu, a prema pravilima sintakse jezika. Naredbe se

izvršavaju redosledom kojim su napisane ukoliko taj redosled nije izmenjen

posebnim naredbama za izmenu toka programa (grananje i ciklusi).

Kreiranje izvornog programa vrši se pomoću specijalizovanih programa

koji se zovu editori. Editori mogu biti prostiji, poput NotePad-a, ali mogu biti

i namenski pisani od strane proizvoĊaĉa programskog jrzika.

Da bi program napisan na nekom od programskih jezika mogao da se

izvršava, potrebno je da se prevede u binarni oblik (tzv. mašinski jezik). Ovo

prevoĊenje obavlja poseban program koga nazivamo prevodilac (kompajler).

Program prevodilac uĉitava sorsni program napisan u nekom od programskih

jezika, a kao rezultat daje program u binarnom kodu.

Nakon prevoĊenja razliĉitih logiĉkih i fiziĉkih delova izvornog programa

potrebno je ove delove povezati u jedan jedinstven modul. To se postiţe

pomoću programa za povezivanje (linker) koji prevedene delove programa i

delove odreĊenih sistemskih biblioteka spajaju u jedan jedinstveni izvrši

modul.

Tek nakon povezivanja, takav program se moţe uĉitati u RAM memoriju

raĉunara pomoću programa za punjenje (loader) i po potrebi se izvršavati.

Punilac povezuje simboliĉka imena u programu sa konkretnim memorijskim

lokacijama (adresama) RAM-a.

Do pojave personalnih raĉunara, operacije kompajliranja i povezivanja

vršene su odvojeno i to pomoću nezavisnih programa. U poslednje vreme se

programi prevodioci i linkeri ne razvijaju odvojeno, nego se pišu kao sastavne

komponente jednog jedinstvenog razvojnog okruţenja. U razvojnom

okruţenju se takoĊe nalaze i programski jezici, kao i veliki broj softverskih


alata kojima se olakšava i automatizuje pisanje programa. Današnja razvojna

okruţenja, poput Visual Studio, su tako projektovana da se u grafiĉkom

reţimu moţe generisati veliko deo izvornog programskog koda. Na taj naĉin

se programeru prepušta uloga dizajnera programa, a samo pisanje naredbi se

realizuje pomoću odreĊenih alatki koje rade u grafiĉkom reţimu uz male

intervencije programera.

III-5 APLIKATIVNI SOFTVER

U aplikativne programe spadaju programi kojima se rešavaju odreĊeni

konkretni problemi koji su vezani za svakodnevni rad korisnika. U ovu grupu

programa spadaju programi: za obradu teksta, rad sa tabelama, crtanje, rad sa

bazama podataka, obradu slika, animacije, komponavanje i obradu zvuĉnih

zapisa, proraĉune u nauci i tehnici, igre.

Programi za obradu teksta

Programi za obradu teksta (tekst procesori) sluze za: unošenje teksta u

raĉunar, modifikaciju unetog teksta i oblikovanje teksta za štampanje.

Modifikacija (editovanje) je svako menjanje sadrţaja dokumenta, bilo da je to

samo ispravljanje grešaka unetih pri poĉetnom ukucavanju ili dodavanje,

brisanje, odnosno zamena reci i reĉenica ili većih delova dokumenta.

Oblikovanje (formatiranje) je priprema dokumenta da lepo izgleda kada bude

odštampan (na primer poravnavanje ivica, isticanje delova teksta uvlaĉenjem

pasusa, podebljavanjem ili podvlaĉenjem delova teksta, štampanje razliĉitim

slovima itd.).

Postoje dve vrste programa za obradu teksta: interaktivni programi

(What You See Is What You Get - WYSIWYG) i neinteraktivni programi.

Interaktivni programi su takvi da korisnik za vreme kucanja vidi na ekranu

kako će pribliţno izgledati dokument kad se odštampa. Tipiĉan predstavnik

ove klase programa za obradu teksta je MS WORD. Kod neinteraktivnih

programa korisnik prilikom kucanja teksta ne vidi izgled formatiranog teksta

na ekranu, a formatiranje i prikaz dokumenta se realizuje u nekoliko koraka.

Najpre se u editoru teksta unese tekst zajedno sa komandama za formatiranje

teksta. Ovako uneti tekst se propušta kroz poseban program koji se naziva

procesor teksta. Kao rezultat ove obrade dobija se fajl sa formatiranim

tekstom koji se u sledećem koraku moţe pregledati na ekranu pomoću

programa za gledanje obraĊenog teksta (preview programa) i/ili odštampati

pomoću programe za štampanje obraĊenog teksta. Ukoliko treba izmeniti

uneti tekst, treba ponoviti prethodne korake, što znatno usporava izradu

dokumenta. Tipiĉan primer iz ove grupe programa je TEX, odnosno njegova

podvarijanta LATEX.


Programi za rad sa tabelama

Programi za rad sa tabelama se sastoje od ćelija (cell) u koje se unose

podaci. Podaci mogu biti izvorni i izvedeni. Izvorni podaci se direktno unose

u ćeliju, dok se izvedeni formiraju u ćeliji pomoću formula u kojima se

pozivaju izvorni ili drugi izvedeni podaci. Podaci se u tabeli mogu predstaviti

grafikonima razliĉitih oblika. Promena jednog podatka u tabeli dovodi do

automatske promene svih izvedenih podataka u tabeli i na grafikonima a u

skladu sa ovom izmenom. Osim ovih osnovnih mogućnosti, programi za rad

sa tabelama imaju i mogućnost za rad sa bazama podataka, pošto se relacione

baze podataka zasnivaju na tabelama.

Programi za upravljanje bazama podataka

Programi za upravljanje bazama podataka koriste se za manipulisanje

velikim brojem podataka. Svaki logiĉki povezan skup podataka ĉini bazu

podataka. Za upravljanje podacima koristi se programski sistem koji se naziva

sistem za upravljanje bazama podataka - DBMS (Data Base Management

System).

Osnovne funkcije koje treba da obezbedi sistem za upravljanje bazama

podataka su: kreiranje baze podataka, ponovni pristup podacima,

modifikovanje (aţuriranje) podataka, sortiranje podataka, kontrola pristupa

podacima, formiranje izveštaja. Kreiranje baze podataka obuhvata unošenje i

zapisivanje podataka na nosiocu informacija (disk, disketa, traka). Ponovni

pristup podacima je postupak koji se sastoji od odreĊivanja mesta, odnosno

nalaţenja podataka na nosiocu informacija, formatiranja podataka i

odreĊivanja traţenog podatka meĊu raspoloţivim podacima. Modifikovanje

(aţuriranje) baze podataka podrazumeva: dodavanje novih podataka u bazu,

uklanjanje podataka iz baze i izmene na podacima u bazi. Sortiranje baze

podataka znaĉi ureĊivanje podataka u bazi na osnovu odreĊenog kriterijuma.

Na osnovu podataka u bazi, uz primenu razliĉitih kriterijuma, mogu se

formirati razni izveštaji. Ovi izveštaji mogu da se prikaţu na ekranu ili da se

štampaju.

Programi za crtanje

Programi za crtanje dele se na programe za obradu crteţa i programe za

obradu slika.

Programi za obradu crteža primenjuju se za predstavljanje crteţa u

raĉunaru na vektorski naĉin. Prema nameni, mogu se podeliti na programe

koji su više namenjeni dizajnu i programe koji su prvenstveno namenjeni

tehniĉkom crtanju. Bez obzira na to kojoj grupi pripadaju, svi programi za

crtanje imaju veliki broj sliĉnih naredbi koje se mogu podeliti u sledeće grupe:

za crtanje osnovnih grafiĉkih objekata, za manipulisanje objektima, za


transformacije objekata, za globalni pregled slike, za korišćenje teksta i za

dimenzionisanje. Najpoznatiji predstavnik ovih programa je CorelDRAW.

Programi za obradu slika primenjuju se za obradu i predstavljanje slike

u raĉunaru na rasterski naĉin. Koriste se za unošenje slike u raĉunar pomoću

odgovarajućeg ureĊaja (skener, digitalni fotoaparat itd.) i njihovu obradu. Ovi

programi imaju deo naredbi sliĉan naredbama za obradu crteţa, a i logika i

naĉin korišćenja ovih naredbi sliĉni su kao kod programa za obradu crteţa.

Pored ovih naredbi postoji i veliki broj naredbi karakteristiĉnih za obradu

slika (npr.: promena osvetljenja, kontrasta, razliĉiti efekti, pikselizacija,

solarizacija, inverzija...). Najpoznatiji predstavnik ovih programa je Adobe

Photoshop.

Programi za izradu prezentacija

Prezentacija je predstavljanje nekog dokumenta široj grupi slušalaca, u

pisanoj, grafiĉkoj ili multimedijalnoj formi. Razvoj multimedijalnih

projektora i ostalog hardvera namenjenog projektovanju grafiĉkog sadrţaja na

platno ili zid, uslovio je i pojavu raznovrsnih programa za izradu prezentacija.

U poĉetku su se prezentacije vršile uz pomoć slajdova izraĊenih u

fotografskoj tehnici filmskog negativa. Pojavom laserskih štampaĉa umesto

pomenutih foto slajdova masovno su se poĉele koristiti providne termo folije

na kojima su štampane stranice za prezentaciju. Sadrţaj sa termofolija

projektovan je pomoću specijalno napravljenih projektora na platno ili zid. Sa

pojavom digitalnih projektora prezentacije su dobile još više na teţini.

Celokupan sadrţaj prezentacije danas se moţe predstaviti u izvornom obliku,

onako kako je i napravljen na raĉunaru, uz koriĉćenje animacija i zvuĉnih

efekata. Najpopularniji programi za izradu prezentacija su PowerPoint,

Publisher itd., a popularni su i programi koji generišu PDF stranice (npr.

Adobe Acrobat) ili HTML stranice (FrontPage, Dream Weaver itd.). Tako

generisane stranice mogu se jednostavno postaviti na nekom Web sajtu i biti

dostupne još većem broju zainteresovanih korisnika.

Programi za animaciju

Programi za animaciju omogućavaju stvaranje pokretnih slika, filmskih

sekvenci i sl. pomoću raĉunara kao i kombinovanje raznih tehnika, vizuelnih i

zvuĉnih efekata (crteţa, slika, filmskih slika, zvuka). Koriste se u dizajnu,

projektovanju, za pravljenje reklamnih spotova itd.

Programi za obradu zvuka

Programi za obradu zvuka se primenjuju za obradu zvuĉnih zapisa, na

sliĉan naĉin kao što se procesori teksta primenjuju za obradu teksta. Oni

omogućavaju komponovanje (poĉetno stvaranje muziĉkih dela), unošenje


postojećih dela u raĉunar (zadavanjem nota, sviranjem na klavijaturi, putem

audio ulaza itd.) kao i razliĉite naknadne obrade unetih zvuĉnih zapisa. Široko

se primenjuju u muziĉkoj industriji.

Programi za proraĉune u nauci i tehnici

Programi za proraĉune u nauci i tehnici se primenjuju za razliĉite

proraĉune kao što su statiĉki i dinamiĉki proraĉuni u graĊevinarstvu,

mašinskoj industriji (posebno automobilskoj industriji), zatim za kontrolu

proizvodnje i upravljanje procesima i uopšte u inţenjerstvu. Namenjeni su

uţem krugu korisnika za oblast za koju je program predviĊen. Primeri

programa koji se koriste u nauci i tehnici su: Matlab, Mathematica, Maple,

Statistica, Origin itd.

Kompjuterski virusi

Kompjuterski virusi su mali programi, od svega nekoliko kilobajta, koji

su napravljeni sa iskljuĉivo jednim ciljem da nanesu štetu na zaraţenom

raĉunaru. Hakeri, lameri i najgori meĊu njima krekeri, su iskusni programeri,

koji koristeći svoje raĉunarsko znanje, pišu i koriste viruse da bi pomoću njih

došli do poverljivih podataka, obrisali fajlove i uništili dokumenta i podatke

na tuĊim raĉunarima. U osnovne vrste virusa spadaju: klasiĉni virusi, crvi i

trojanski konji.

Klasični virusi su mali programi koji su najĉešće napravljeni u cilju

brisanja, oštećenja ili prekonfigurisanja odreĊenih fajlova u raĉunaru ţrtve.

TakoĊe, oni ĉesto obaraju operativni sistem raĉunara ţrtve ili ga trajno

oštećuju. Klasiĉni virusi deluju samostalno, bez interakcije onoga ko ih je

stvorio. Postoji više naĉina za prenošenje klasiĉnih virusa: preko diskova i

disketa koje vam je dao prijatelj ĉiji kompjuter ima virus, preko fajlova koji su

vam stigli sa Interneta ili ste ih sami dovukli i sl. Ovi virusi mogu da deluju

odmah po inficiranju raĉunara ţrtve, nakon isteka odreĊenog fiksnog vremena

ili datuma ili nakon njihove multiplikacije u raĉunarskoj mreţi.

Crvi se, za razliku od klasiĉnih virusa, šire uglavnom putem elektronske

pošte. Njihova namena je namerno izazivanje zagušenja saobraćaja u

raĉunarskoj mreţi slanjem ogromnog broja elektronskih poruka kroz nju. Šire

se tako što na elektronsku adresu ţrtve stigne pošta sa prikaĉenim fajlom

zaraţenim virusom, koji ţrtva iz radoznalosti otvara. Tada ţrtva postaje dalji

prenosilac ovog virusa, pošto on, koristeći adresar ţrtve, šalje sopstvenu

kopiju prijateljima ţrtve putem elektronske pošte, i tako u krug.

Virus trojanski konj (trojanac) je program koji sluţi da se pomoću njega

omogući pristup raĉunaru ţrtve u kome je ovaj virus ubaĉen. Kada se trojanac

ubaci u neĉiji raĉunar, on najĉešće deluje na dva naĉina: samostalno ili u

saradnji sa hakerom. Kada radi samostalno, on moţe da špijunira ţrtvu šaljući


poverljive podatke sa raĉunara ţrtve na e-mail hakera koji ga je i ubacio.

Drugi naĉin delovanja omogućava hakeru da preko trojanca direktno pristupa

zaraţenom kompjuteru kao da je u pitanju njegov raĉunar.

Za otklanjanje virusa koriste se antivirusni programi i zaštitni zidovi.

Antivirusni programi se sastoje od programskog koda i antivirusne baze u

koju se smeštaju definicije svih virusa koji su se pojavili do tada. Da bi se

zaštitili od virusa, korisnici treba da redovno dopunjavaju baze svojih

antivirusnih programa i aţuriraju njegov programski kod.

Pomoću zaštitnih zidova vrši se nadgledanje i filtriranje dolazećeg i

odlazećeg saobraćaja u/iz datog raĉunara, kontroliše se instaliranje i

pokretanje sumnjivih programa i sl. U novije vreme većina antivirusnih

programa u sebi sadrţi i zaštitni zid i na taj naĉin nudi kompleksniju zaštitu.

Program kao proizvod

ProizvoĊaĉi programskih proizvoda ulaţu u razvoj softvera mnogo truda

i sredstava da bi njihovi programi rešavali probleme na najjednostavniji naĉin,

sa što manje grešaka. Programi se danas tretiraju kao i svaki drugi

proizvod. Oni moraju da imaju garanciju za ono što se pomoću njih radi,

uputstvo za korišćenje, rok upotrebe, podršku korisniku i obuku.

Pošto se programi mogu lako kopirati, proizvoĊaĉi programa na osnovu

zakona o autorskim pravima štite svoje proizvode od nelegalnog kopiranja. Sa

gledišta autorskih prava, na trţištu mogu naći programi koji su: vlasništvo

proizvoĊaĉa (proprietary software), deljeni (shareware), javni (public domain

software).

Kod programa koji su vlasništvo proizvođača korisnik kupuje licencu

(dozvolu) za korišćenje programa. Uz nju dobija i program na nekom mediju,

odgovarajuću dokumentaciju i mogućnost da se registruje kod proizvoĊaĉa

kako bi stekao pravo na dobijanje novih poboljšanih verzija programa i imao

tehniĉku podršku proizvoĊaĉa.

Deljeni (šerver) programi distribuiraju se slobodno na razliĉite naĉine

(preko Interneta, raĉunarskih ĉasopisa, kopiranjem od drugih korisnika). Daju

se na slobodnu upotrebu na odreĊen rok (npr. od 15 do 60 dana), da bi

zainteresovani korisnici mogli da ih isprobaju. Posle isteka vremena za

testiranje, ukoliko korisnik ne kupi licencu program prestaje da bude

funkcionalan.

Javni programi se besplatno distribuiraju i mogu se slobodno kopirati i

razmenjivati.


VI-6 BEZBEDNOST RAĈUNARSKIH MREŢA

Internet, kao najveća svetska raĉunarska mreţa, sastoji se od miliona

korisnika i stotina hiljada njima dostupnih servisa. Putem ove mreţe se

prenose liĉni podaci korisnika, obavljaju poverljive poslovne video-konferencije

i razgovori, obavljaju finansijske transakcije, prenose poverljive vojne i

drţavne informacije, obavljaju udaljeni hirurški zahvati i sl. Oĉuvanje

integriteta i bezbednosti mreţa i podataka koji se pomoću njih prenose

oĉigledno je od izuzetne vaţnosti kako za potrebe velikih kompanija, tako i

potrebe pojedinaĉnih korisnika.

U mere, koje se preduzimaju radi oĉuvanja bezbednosti mreţe spadaju:

osnovne bezbednosne mere, mreţne barijere, virtuelne privatne mreţe i

šifrovanje.

VI-6.1 OSNOVNE BEZBEDNOSNE MERE

Oĉuvanje bezbednosti mreţe je zadatak koji zahteva mnogo vremena i

paţnje prema detaljima. Sliĉno istraţivanju grešaka kod neispravne opreme,

pronalaţenje bezbednosnih propusta i njihovih uzorka zahteva posebno

projektovane alate i posebno obuĉene izvršioce.

Obuka korisnika mreţe predstavlja osnovnu a moţda i jednu

najvaţnijih komponenti odbrane. Ako korisnici nisu dobro upoznati sa

politikom bezbednosti mreţe, ne moţe im se zameriti ako urade takvu glupost

da zapišu lozinku i zalepe je za monitor raĉunara. Da bi primena bezbednosti

imala pravi smisao, potrebno je za sve korisnike mreţnih resursa definisati

taĉno šta se moţe a šta ne moţe raditi na mreţi. Dobra bezbednosna politika

mreţe treba da spreĉi navike korisnika da otkriju informacije od poverenja za

funkcionisanje mreţe nekome ko bi mogao da zloupotrebi i nanese štetu

mreţi.

Kao odgovor na predvidive i nepredvidive dogaĊaje koji mogu da se

dese i nanesu štetu nekoj mreţi, na nivou mreţe treba da se unapred definišu

odreĊene procedure za rešenje mogućih problema i kojih korisnici i

administratori mreţe moraju da se pridrţavaju. Ove procedure definišu kako

uobiĉajene rutinske poslove koji se obavljaju periodiĉno (pravljenje rezervnih

kopija hard diskova, pravljenje korisniĉkih naloga i sl.), tako i odgovore na

nepredvidive dogaĊaje koji povremeno mogu da se jave na mreţi. Kada se

zadatak koji rešava neki problem unapred opiše nekom procedurom, tada se

moţe brzo i lako reagovati i na taj naĉin smanjiti verovatnoća da se uradi

nešto pogrešno što bi moglo da još više ugrozi bezbednost mreţe. Primenom

procedura iskljuĉuje se subjektivnost i snalaţljivost u rešavanju nastalih

problema lica zaduţenih za administriranje mreţe.

VI Internet 265

Osnovne mere koje administratori mreţa moraju da preduzmu da bi

spreĉili neovlašćeni pristup resursima raĉunarskih mreţa jeste fiziĉka zaštita

mreţe koja se zasniva na stalnoj kontroli i nadgledanju pristupa fiziĉkim

komponentama mreţe kao što su radne stanice, serveri, mreţni kablovi i

mreţni ureĊaji. Naime, nije potrebno braniti mreţu od napada samo spolja,

već se na prvom mestu ona mora fiziĉki zaštititi i iznutra. U tom smislu,

osnovne mere koje treba da se preduzmu radi zaštite mreţa iznutra su

zakljuĉavanje prostorija sa mreţnom opremom i kontrola ulaska u njih

pomoću npr. video nadzora. TakoĊe, potrebno je zaštititi i mreţne kablove od

nasilnog prekida i prikljuĉivanja zlonamernih ljudi, naroĉito na otvorenom

prostoru i u onim prostorijama (podrumi, tavani, spoljašnja fasada zgrade i sl.)

gde je zbog smanjene frekvencije ljudi moguće nesmetano ugroţavanje

mreţe.

Pored toga, u cilju zaštite podataka od oštećenja usled iznenadnih

nestanaka elektriĉnog napajanja, treba koristiti permanentne izvore

napajanje (tzv. UPS sisteme napajanja). Na taj naĉin se spreĉava gubitak

podataka uslede nepredvidivog iskljuĉivanja raĉunara i ostale mreţne opreme.

Softverska kontrola pristupa mreţi predstavlja nadogradnju fiziĉke

kontrole. Pomoću nje se vrši permanentno praćenje dogaĊaja na mreţi sa

ciljem da se utvrdi da li neko pokušava da osujeti bezbednosne mere ili je to

zaista i uĉinio. Postoji nekoliko uobiĉajenih mehanizama koji omogućavaju

softversku kontrolu pristupa mreţi. To su: korisniĉki nalozi i lozinke i zaštita

resursa. Windows 2000, XP i 7 omogućavaju da se naprave podruĉja kontrole,

tj. domeni koji funkcionišu kao bezbednosne granice. Korisnicima jednog

domena moţe se odobriti ili zabraniti pristup resursima na nekim raĉunarima

ili serverima prema nahoĊenju administratora mreţe. Na taj naĉin se vrši

izolovanje korisnika po radnim grupama i domenima i time jednostavno

definišu privilegije korisnika po grupama. Kontrola pristupa se vrši

otvaranjem korisniĉkih naloga za svakog korisnika mreţe. Pri tome, izbor

lozinke koja se teško pogaĊa je dobar preduslov za bezbednost celokupne

mreţe.

Nakon što operativni sistem proveri identitet korisnika, sledeća aktivnost

koju on mora primeniti pri pristupanju i korišćenju resursa mreţe od strane

korisnika je provera da li korisnik ima dozvolu korišćenja datog resursa i

ako ima u kojoj meri on to moţe ĉiniti. Na primer, pri radu sa fajlovima

operativni sistem treba da proveri da li korisnik moţe samo da ĉita dati fajl ili

ga moţe i menjati po potrebi. Dobri operativni sistemi sadrţe kontrolu

proveravanja koja omogućava da se nakon prekršaja bezbednosti utvrdi ko je

to uradio, kada i gde.


VI-6.2 MREŢNA BARIJERA

Jedan od najefikasnijih naĉina zaštita raĉunarskih mreţa i njenih ĉlanova

jeste korišćenje mreţnih barijera (zaštitnih zidova - firewall) za kontrolu

pristupa. Mreţna barijera je skup komponenti postavljenih izmeĊu raĉunarske

mreţe i Interneta koje funkcionišu po principu prihvatanja ili odbijanja

mreţnih komunikacija odreĊenih na osnovu unapred definisanih pravila

komunikacije (sl. 6.14).

Sl. 6.14. Mrežna barijera odvaja privatnu mrežu od nesigurne mreže.

Mreţna barijera se moţe realizovati pomoću rutera, raĉunara opremljenog

odreĊenim softverom, a najĉešće se izvodi pomoću specijalizovanog

hardverskog ureĊaja koji se naziva zaštitni zid (firewall). Zaštitni zid poseduje

softver koji moţe da donosi potrebne odluke na osnovu kojih se vrši

kontrolisanje toka podataka izmeĊu raĉunarske mreţe i spoljašnjeg sveta

(Interneta). Osim toga, mreţna barijera moţe biti izgraĊena i u obliku

višestepene zaštite sa većim brojem rutera, raĉunara ili drugih mreţnih ureĊaja,

pri ĉemu je svaki ureĊaj zaduţen za obavljanje odreĊenih funkcija (sl. 6.15).

Sl. 6.15. Višestepena zaštita pomoću zaštitnih mrežnih barijera

Spoljni nivo odbrane

Unutrašnji nivo odbrane

VI Internet 267

Mreţne barijere se koriste za postavljanje kontrolnih taĉaka bezbednosti

na granicama privatnih mreţa. U kontrolnim taĉkama mreţna barijera ispituje

sve pakete koji prolaze izmeĊu privatne mreţe i Interneta. U zavisnosti od

toga da li paketi zadovoljavaju pravila definisana listama za kontrolu pristupa,

mreţna barijera će dozvoliti ili zabraniti protok tog paketa. Zbog toga se

mreţna barijera ponaša kao filter kojim se selektivno filtrira saobraćaj na

relaciji lokalna mreţa – Internet.

U zavisnosti od toga kako su realizovane, mreţne barijere se dele na:

hardverske ureĊaje (ruteri, firewall) i softverske servise koji se izvršavaju na

specijalitovanom raĉunaru u mreţi.

Hardverski firewall ureĊaji su uglavnom namenjeni zaštiti raĉunarskih

mreţa pre nego pojedinaĉnih raĉunara. Realizovani su u obliku nezavisnih

mreţnih ureĊaja sa najĉešće dva porta od kojih se jedan povezuje sa

nepouzdanom mreţom (npr. Internetom) a drugi sa mreţom koju treba zaštititi

npr. LAN-om). Ovi ureĊaji sadrţe ugraĊeni softver (firmware) koji vrši

analizu ulaznih i izlaznih podataka i na njih primenjuje postavljenja pravila.

Prednost namenskih firewall ureĊaja nad ostalim rešenjima jeste

jednostavnost (nema dodatnog softvera sem ugraĊenog) i namenski dizajn

(hardver ureĊaja je prilagoĊen svrsi).

Softverski firewall takoĊe moţe da obavlja ulogu firewall-a. Ovakav

firewall se u vidu korisniĉkog softvera instalira na specijalizovani mreţni

raĉunar ili moţe da bude ugraĊen u sam operativni sistem.

Za razliku od mreţnih barijera, liĉni firewall-i (npr. Windows Firewall,

Zone Alarm ili antivirusni programi sa ugraĊenim firewall) imaju zadatak da

štite lokalne raĉunare. Oni se instaliraju na pojedinaĉnim raĉunarima u mreţi i

zaduţeni su za permanentno praćenje mreţnog saobraćaja ka i od raĉunara,

obaveštavanje korisnika o sumnjivim dogaĊajima na mreţi i preduzimanje

odreĊenih aktivnosti radi spreĉavanja sumnjivih radnji.

Prema upotrebljenim tehnikama za kontrolu mreţnog saobraćaja, mreţne

barijere se mogu svrstati u sledeće kategorije: filtri paketa, mreţne barijere za

potpuni pregled mreţnog saobraćaja, mreţne barijere za prevoĊenje mreţnih

adresa, proksi serveri i hibridne strukture.

VI-6.2.1 Filtri paketa

Filtar paketa obezbeĊuje najosnovnije funkcije mreţne barijere i moţe da

se implementira pomoću jednostavnog rutera. Ruteri za filtriranje paketa bili

su prva vrsta mreţne barijere koja je napravljena da bi se mreţa lakše

saĉuvala od napadaĉa. Filtar paketa ispituje svaki mreţni paket koji prolazi

kroz njega, a onda ga prosleĊuje dalje, ili ga odbacuje, u skladu sa skupom

pravila koja postavlja administrator mreţne barijere.


Filtar paketa moţe da bude konfigurisan tako da se filtriranje zasniva na:

IP adresama, protokolima, brojevima portova i smeru prenosa podataka.

Filtriranje IP adresa

IP protokol, kao protokol mreţnog sloja, koriste drugi protokoli višeg

nivoa (kao što su TCP i UDP protokoli iz transportnog sloja) da bi obezbedili

servis prenosa podataka. Tom prilikom se na nivou mreţnog sloja sa IP

protokolom vrši enkapsulacija segmenata poruka iz transportnog sloja sa TCP

ili nekim drugim protokolom, dodavanjem izvorne i odredišne IP adrese i

drugih informacija zaglavlja i time formira IP paket. Ovaj paket se potom

šalje sloju veza, a kasnije i fiziĉkom sloju u obliku bitova.

Filtri paketa bazirani na IP adresama pregledavaju sadrţaj IP zaglavlja i

odbacuju pakete koji sadrţe datu (date) IP adresu (adrese) na osnovu skupa

pravila koje mreţni administrator postavlja na firewall-u. Na taj naĉin se, na

primer, moţe blokirati ceo mreţni saobraćaj koji dolazi iz odreĊenog izvora

na Internetu ka datoj raĉunarskoj mreţi. Moţda je najoĉigledniji primer

filtriranja paketa na osnovu IP adresa onaj u kome se vrši filtriranje i

odbacivanje paketa sa Interneta koji imaju IP adrese iz mreţnog opsega koji

se podudara sa internim opsegom mreţnih adresa LAN-a. Pošto se zbog

bezbednosti interni opseg mreţnih adresa LAN-a ne vidi sa Interneta, paketi

koji sa Interneta pristignu do firewall-a a sadrţe IP adresu koja se podudara sa

nekom internom adresom LAN-a, najverovatnije predstavljaju napad na neki

od raĉunara na mreţi, pošto hakerima nije teško da falsifikuju IP pakete. Zbog

toga je odbacivanje ovih paketa neminovno, jer ukazuje na pokušaj

bespravnog povezivanja sa Interneta na datu raĉunarsku mreţu.

Filtriranje protokola

IP paket sadrţi polje koje ukazuje na vrstu protokola koji se koristi pri

prenosu podataka. Na primer, ako IP paket prenosi segmente sa TCP

protokolom, polje protokola u IP zaglavlju se postavlja na vrednost 6, ali ako

prenosi segmente sa ICMP protokolom (Internet Control Message Protocol),

polje protokola se postavlja na 1. Mogućnost odbacivanja paketa sa

odreĊenim protokolima pomoću filtriranja zasnovanog na protokolima

korisno je zato što mnogi protokoli koji se koriste na Internetu nisu bezbedni,

pošto su definisani pre više desetina godina, kada bezbednost mreţe nije

predstavljala tako veliki problem. Ukoliko bi se danas ovakvi protokoli

nekontrolisano koristili, mogla bi da se ugrozi bezbednost sadašnjih mreţa.

Na primer, pomenuti protokol ICMP koristi ĉuvena alatka „Ping“ koja koristi

ICMP pakete da bi proverila mogućnost povezivanja dva raĉunara. Ukoliko bi

se paketima sa ovim protokolom dozvolilo da slobodno ulaze u neku lokalnu

mreţu sa Interneta, mogla bi drastiĉno da se naruši bezbednost ove mreţe.

VI Internet 269

Filtriranje portova

TCT i UDP protokoli koriste brojeve portova kao informacije u svojim

zaglavljima segmenata podataka kako bi identifikovali aplikacije koje

meĊusobno komuniciraju na aplikativnom nivou. Za razliku od IP filtriranja

koje blokira ceo mreţni saobraćaj iz odreĊenog izvora, filtriranje na osnovu

brojeva portova blokira saobraćaj samo na odreĊenim portovima. Na taj naĉin

omogućeno je klijentima sa Interneta da komuniciraju sa Web serverima

unutar date raĉunarske mreţe koristeći portove koji su na primer rezervisani

za Web aktivnost (port 80), a da se blokiraju ostali portovi, kao što je port 23

koji se koristi za Telnet pristup udaljenom raĉunaru.

Kombinovano filtriranje

Kombinovanjem gore navedenih filtriranja dobijaju se sloţeniji oblici

filtriranja. Na primer, moguće je odreĊenim korisnicima (filtriranje IP adresa)

iz date raĉunarske mreţe dozvoliti da koriste portove 20 i 21 (filtriranje na

osnovu brojeva portova) da bi uspostavili vezu sa udaljenim FTP serverom

izvan lokalne mreţe i sa njega preuzeli neki fajl.

VI-6.2.2 Potpuni pregled mreţnog saobraćaja

Dok filtriraju pakete sa podacima filtri paketa nisu „svestni“ konteksta

komunikacije. Sa svakim paketom koji prolazi kroz njih oni nezavisno

postupaju, ne vodeći raĉuna o uzajamnim odnosima sadrţaja ovih paketa.

UreĊaji za potpuni pregled mreţnog saobraćaja na mreţi rade na sliĉnom

principu kao i mreţne barijere za filtriranje paketa. MeĊutim, za razlikuju od

mreţnih barijera, oni pokušavaju da prate mreţni saobraćaj kroz zahteve i

odgovore klijenata i servera i na taj naĉin uspostave odreĊene veze (logiku)

izmeĊu pojedinaĉnih paketa podataka. Ovaj tip mreţne barijere odrţava tabele

informacija o tekućim vezama tako da moţe da odredi da li su dolazni paketi

neţeljeni ili predstavljaju odgovor na zahtev koji je postavio korisnik u

internoj mreţi. Kada se veza završi, mreţna barijera uklanja referencu sa

interne tabele da spoljašnji izvor ne bi mogao da je koristi za ponovno

dobijanje pristupa.

VI-6.2.3 PrevoĊenje mreţnih adresa

Privatne mreţe su mreţe koje koriste TCP/IP i izolovane su od Interneta.

Privatna mreţa moţe da sadrţi nekoliko raĉunara ili nekoliko stotina raĉunara,

a njihova glavna namena je deoba zajedniĉkih resursa unutar jedne

organizacije, kao što su baze podataka, štampaĉi i dr. Kao što je ranije


napomenuto, hostovima u privatnim mreţama dodeljuju se adrese iz opsega

privatnih IP adresa. Tehnika prevoĊenja mreţnih adresa (Network Address

Translation - NAT) omogućava hostovima iz privatne mreţe da komuniciraju

sa sajtovima na globalnom Internetu, a da su njihove IP adrese nevidljive na

Internetu. Preduslov je da privatna mreţa mora imati jednu konekciju ka

globalnom Internetu posredstvom rutera na kome se izvršava NAT softver (sl.

6.16).

Sl. 6.16. PrevoĊenje mrežnih adresa

Kao što se moţe videti na sl. 6.16, hostovima iz privatne mreţe

dodeljene su privatne adrese. Ruter poseduje jednu privatnu adresu, ka

privatnoj mreţi, i jednu globalnu adresu, ka ostatku Internetu. Gledano sa

strane Interneta, pojedinaĉni hostovi u privatnoj mreţi nisu vidljivi, već je

vidljiv samo NAT ruter sa adresom 195.166.6.1.

NAT ruter modifikuje svaki paket koji napušta privatnu mreţu, tako što

izvornu adresu u paketu zamenjuje svojom NAT adresom (195.166.6.1). Na

ovaj naĉin, serveri (ili hostovi) sa Interneta imaju utisak da komuniciraju

samo sa jednim hostom, ĉija je IP adresa jednaka NAT adresi rutera.

Sa druge strane svaki paket koji sa Interneta dolazi u privatnu mreţu,

takoĊe prolazi kroz NAT ruter, koji odredišnu adresu u paketu (a to je

globalna adresa NAT rutera) zamenjuje odgovarajućom odredišnom

privatnom adresom hosta.

PrevoĊenje adresa za odlazne pakete je trivijalno. MeĊutim, postavlja se

pitanje kako NAT ruter zna kom privatnom hostu je namenjen paket koji

dolazi sa Interneta da bi shodno tome u polju za odredišnu adresu dolaznog

paketa upisao baš njegovu privatnu adresu. Ovaj problem se rešava tako što

NAT ruter kreira tabelu prevoĊenja koja uspostavlja vezu izmeĊu privatnih i

NAT ruter

VI Internet 271

spoljašnjih IP adresa sa Interneta. Pored toga, da bi znao kojoj aktivnoj

aplikaciji na jednom raĉunaru u LAN-u je namenjen dolazni paket podataka,

tabela prevoĊenja NAT rutera sadrţi i izvorne i odredišne adrese portova

aplikacija koje komuniciraju na aplikativnom nivou, kao i oznaku

transportnog protokola koji se koristi u komunikaciji.

VI-6.2.4 Proksi serveri

Proksi serveri, poznati i kao

aplikacioni mreţni prolazi, pruţaju

zaštitu za mreţu na nivou aplikacije.

Iako filtri paketa donose odluke na

osnovu informacija u zaglavlju paketa,

oni ne razumeju aplikacione protokole,

kao što su FTP ili HTTP. Dakle, haker

moţe lako iskoristiti poznate probleme

sa aplikacionim protokolima, a

problemi mogu da nastanu ako filtar

paketa dozvoli paketu da uĊe u mreţu.

Proksi server moţe da obavi ovu funkciju upravljajući vezama ka

spoljašnjoj sredini i iz nje. Proksi server se ponaša kao posrednik tako što

prihvata zahteve za aplikaciju koji se šalju od strane korisnika LAN-a i

postavlja zahtev u ime njih nekom serveru na Internetu (sl. 6.17). Proksi

server radi sledeće:

Prima odlazni zahtev od jednog korisnika LAN-a. Pravi novi paket i

izvornu adresu zamenjuje svojom adresom, tj. zamenjuje

korisnikovu stvarnu izvornu adresu. Na taj naĉin on vrši prevođenje

mrežnih adresa, za koje su specijalizirani NAT ruteri.

Proksi server šalje ovaj novi paket na Internet u ime korisnika.

Kada primi odgovor od servera sa Interneta, proksi pregleda paket

da bi odredio da li su podaci koji se nalaze u paketu podesni za

konkretnu aplikaciju. Ako jesu, on pravi novi paket, umeće te

podatke i u polje izvorne adrese stavlja adresu servera sa Interneta.

paket se zatim vraća prvobitnom korisniku.

Korisnik prima paket i smatra da stvarno komunicira direktno sa

serverom na Internetu.

Proksi serveri se koriste i za proveru identiteta i druge bezbednosne

mere. Postoje dve vrste proksi servera: klasiĉni i transparentni proksi serveri.

Klasiĉni proksi server moţe da se koristi sa bilo kojom aplikacijom.

Korisnik treba da preduzme nekoliko dodatnih koraka da bi koristio proksi

Sl. 6.17. Proksi server

LAN

Proksi server

Internet Internet LAN

Klijent Server


server zato što sama aplikacija nije napisana da bi razumela proksi proces.

Klasiĉni proksi server radi tako što preuzima zahtev i vraća paket korisniku

zahtevajući informacije za proveru identiteta, kao što su korisniĉko ime i

lozinka. Ukoliko korisnik ispravno odgovori zahtevu proksi servera, proksi

kreira paket na standardni naĉin i šalje ga serveru sa Interneta. Server sa

Interneta moţe da vrati paket zahtevajući lozinku (ako je potrebna) za servis.

Proksi traţi od korisnika da unese lozinku i vraća je ka serveru na Internetu.

Ako provera identiteta uspe, proksi server zapoĉinje rad prema opisu koji je

već objašnjen ranije. Pošto se na poĉetku proverava identitet korisnika od

strane proksija, klasiĉni proksi server moţe da bude nepoţeljan jer uvedeni

dodatni koraci pojedinim korisnicima predstavljaju opterećenje.

Transparentni proksi server radi malo drugaĉije. Da bi aplikacija koju

izvršava korisnik znala da koristi proksi server, ona mora da sadrţi

odgovarajući programski kod za komunikaciju sa proksi serverom. Aplikaciji

mora da se ukaţe na adresu proksi servera za svaki servis koji ona podrţava.

Na primer, svi Internet pretraţivaĉi imaju dijalog „Proxy settings“ kojim se

vrši podešavanje razliĉitih proksi servera za uobiĉajene servise, kao što su

HTTP i FTP (sl. 6.18). Primer rada jednog transparentnog HTTP proksi

servera prikazan je na slici 6.19.

Sl. 6.18. Dijalog za podešavanje proksi

servera za razliĉite servise

Sl. 6.19. HTTP proksi server je

transparentni proksi server koji je

zadužen za Web servis

Da bise povećala brzina rada pojedinih vrsta proksi servera, oni

privremeno skladište podatke koji dolaze sa Interneta za buduće korišćenje

istih tih podataka. Ovaj proces se naziva “keširanje”. Mana ovakvog pristupa

jeste mogućnost nesinhronizovanosti resursa skladištenog na proksi serveru i

u meĊuvremenu izmenjenog resursa na originalnom izvoru. Osim toga postoje

servisi (npr. e-mail, video-konferencije i sl.) za koje se ne preporuĉuje

keširanje na proksiju, pošto takvi pokušaju mogu imati katastrofalne posledice

u bezbednosnom pogledu.

Proksi

WEB

Server HTTP zahtev HTTP zahtev

HTTP odgovor HTTP odgovor

Klijent

VI Internet 273

Jedan od servisa Interneta koji najviše koristi keširanje na proksiju je

Web servis sa HTTP protokolom. HTTP proksi server je posrednik izmeĊu

lokalnih korisnika i Web-a i omogućava optimizaciju kojom se smanjuje

ĉekanje klijenata na pribavljanje zahtevanih Web stranica. Web pretraţivaĉi u

mreţi koja koristi proksi server su konfigurisani tako da svoje HTTP zahteve

ne upućuju direktno udaljenim Web serverima već ih šalju lokalnom proksi

serveru koji u njihovo ime obavlja zahtevanu transakciju (sl. 6.19). Kada prvi

korisnik pristupi odreĊenoj Web stranici, proksi mora da pribavi kopiju od

servera na kome se stranica nalazi. Proksi ostavlja kopiju u svom kešu i vraća

traţenu stranicu kao odgovor na zahtev. Kada sledeći put neki korisnik

pristupi istoj stranici, proksi uzima podatke iz svog keša i ne šalje zahtev

preko Interneta. Proxy serveri su bitan deo arhitekture Web-a. Osim što

efektivno skraćuju vreme pribavljanja Web stranica, proksi serveri znaĉajno

redukuju saobraćaj na Internetu i smanjuju opterećenje Web servera.

VI-6.2.5 Hibridi

Nijedan tip mreţne barijere o kome se govorilo ne moţe da zadovolji

potrebe svake situacije. Kao što je već napomenuto na poĉetku izlaganja o

mreţnim barijerama, preporuka je da se koriste nekoliko nivoa odbrane od

napada izvan mreţe. Na slici 6.15 prikazana su dva nivoa odbrane. Spoljašnji

nivo se na primer moţe realizovati pomoću filtra paketa, a unutrašnji nivo

pomoću proksi servera. Na taj naĉin je omogućeno da korisnici sa Interneta

pristupaju Web serveru privatne mreţe, a da pri tom ne prodiru u internu

privatnu mreţu i na taj naĉin budu u prilici da ugroze raĉunare u njoj.

Najveći broj kvalitetnih mreţnih barijera na današnjem trţištu nisu jasno

odreĊeni iskljuĉivo kao filtri paketa, proksi serveri ili mašine za potpuni

pregled. Većina ovih proizvoda su hibridi koji sadrţe funkcije svih ovih

tehnologija mreţnih barijera. Neki proizvodi za mreţne barijere se isporuĉuju

i sa ugraĊenim softverom za zaštitu od virusa.

VI-6.3 VIRTUELNE PRIVATNE MREŢE I TUNELOVANJE

LAN je zaštićeno podruĉje raspoloţivo samo ĉlanovima organizacije.

LAN klijenti i serveri bi trebalo da budu zaštićeni od napada sa Interneta

pomoću firewall i proksi servera, tako da u idealnom sluĉaju napadaĉi sa

Interneta ne mogu ĉak ni da identifikuju njihovo prisustvo, a još manje da ih

ciljaju u svojim napadima.

MeĊutim, korišćenje Interneta za povezivanje više lokalnih raĉunarskih

mreţa i davanje pristupa udaljenim raĉunarima sa Interneta lokalnoj

raĉunarskoj mreţi, narušava gore navedeni koncept bezbednosti i stvara


ozbiljne probleme vezane za bezbednost, performansu, pouzdanost i

upravljanje LAN-om. Ako se uzme u obzir i ĉinjenica da se prilikom izrade

TCP/IP protokola nije posebno vodilo raĉuna o bezbednosti, onda se proces

bezbedne komunikacije privatne mreţe sa udaljenim raĉunarom ili mreţom

dovodi u pitanje.

MeĊutim, tokom godina, na postojeću TCP/IP osnovu nadograĊeni su

mnogi novi dodaci koji omogućuju bezbednije veze u regionalnim

raĉunarskim mreţama (WAN-ovima), kao što je Internet. U nastavku se

govori o virtuelnim privatnim mreţama (Virtuel Private Network, VPN) i

metodama koje one koriste za pravljenje privatnog tunela kroz WAN da bi se

moglo bezbedno komunicirati sa drugim raĉunarom ili mreţom na Internetu.

U osnovi VPN nije ništa drugo do bezbedna putanja kroz deljenu ili

WAN mreţu koja povezuje dva raĉunara ili dve mreţe, tako da se, iz

perspektive obe krajne taĉke veze, one nalaze u istoj mreţi. Veza je privatna

zato što su preduzete izvesne bezbednosne mere da bi se osigurale korisne

informacije u podacima koji se prenose kroz ovaj virtuelni tunel.

VPN moţe da bude dobro rešenje za bezbedonosna pitanja u sledećim

sluĉajevima:

1. Sluţbenici od kuće koriste Internet za komuniciranje sa mreţom

kompanije.

2. Filijale jedne kompanije se povezuju preko Interneta.

3. Poslovni partneri i osoblje za tehniĉku podršku treba da

komuniciraju sa privatnom mreţom preko Interneta.

Iz prethodne liste proizilaze dve vrste VPN-a koje treba razviti:

VPN sa daljinskim pristupom, gde se veza izmeĊu udaljenog

raĉunara i LAN-a uspostavlja pomoću modema koji se nalazi na

strani ISP udaljenog korisnika ili u samoj LAN mreţi.

VPN od sajta do sajta, gde se veza izmeĊu dve LAN mreţe

uspostavlja preko rutera ili kombinacije rutera i mreţne barijere.

VPN rešavaju problem bezbednog pristupa pomoću kombinacija

sledećih osnovnih bezbednosnih komponenti: IP enkapsulacija, šifrovana

autorizacija i šifrovanje podataka.

IP enkapsulacija znaĉi da se originalni IP paket prepakuje u novi IP

paket (jedan IP paket enkapsuliran u drugi IP paket) pri ĉemu se u njega

utisnu dodatni podaci na osnovu kojih je moguće povezati se sa hostom na

drugoj mreţi. Pomoći IP enkapsulacije, dve odvojene mreţe mogu raĉunarima

izgledati kao da su povezane, tj. odvojene samo jednim ruterom. U stvari one

su odvojene mnogom Internet mreţnim prolazima i ruterima.

Šifrovana autorizacija se koristi za sigurno identifikovanje udaljenih

korisnika. VPN koriste šifrovanu autorizaciju da bi odredile da li korisnik

moţe uĉestvovati u šifrovanom tunelu ili ne. TakoĊe, autorizaciju mogu

VI Internet 275

koristiti za razmenu tajnih ili javnih kljuĉeva korišćenih u šifrovanju

podataka.

Šifrovanje dela za podatke se koristi za skrivanje sadrţaja IP paketa

koji se odnosi na polje podataka bez enkapsulacije celog paketa unutar drugog

paketa. Upravo zbog ove funkcije, šifrovanje dela paketa je sliĉno normalnom

IP umreţavanju, osim što je deo za podatke šifrovan. Šifrovanje dela za

podatke enkapsuliranih paketa moţe se postići korišćenjem jedne od brojnih

metoda za šifrovanje, što zavisi od VPN rešenja koje se koristi.

Pošto funkcije koje obezbeĊuje VPN sadrţi tunelovanje, integritet

podataka i proveru identiteta, razumljivo je da se VPN ne pravi samo pomoću

jednog protokola. Na softverskom trţištu postoje nekoliko konkurentnih

osnovnih protokola za VPN. To su: PPTP (Windows NT), L2PT (Windows

2000) i IPSec kao najĉešće korišćeni bezbednosni protokol za VPN.

VPN koristi šifrovane IP pakete za bezbedno usmeravanje LAN

saobraćaja sa jedne privatne mreţe na drugu koristeći Internet. U šifrovanim

IP paketima se mogu sadrţati sve vrste LAN komunikacije, ukljuĉujući

pristup serverima za datoteke i štampu, LAN e-mail, klijentsko-serverski

pristup bazama podataka, pri ĉemu šifrovane pakete ni jedan raĉunar van VPN

ne moţe proĉitati.

Za uspostavljanje virtuelnih privatnih mreţa izmeĊu LAN-a mogu se

koristiti raĉunari, serveri, firewall-i ili ruteri. Klijenti mogu pristupiti VPN

mreţama pomoću VPN softvera na njihovim raĉunarima ili povezivanjem na

ISP koji podrţava VPN protokol.

Sl. 6.20. Kompletna bezbednosna zaštita privatnih mreža

Na kraju, na sl. 6.20 navodimo jedan primer kompletne bezbednosne

zaštite privatnih LAN mreţa uz korišćenje razliĉitih bezbednosnih tehnika.

Moguće je korišćenje ureĊaja ili servera koji obavljaju samo jednu od

LAN

Filtriranje, NAT

Proksi, VPN

Filtriranje,

NAT

Proksi, VPN

Virus skener za

e-mail i FTP

WWW, DNS

serveri

Internet

Filtriranje,

NAT

Proksi,

VPN

Internet LAN


navedenih funkcija; na primer, moţe se koristiti odvojeno ruter koji obavlja

filtriranje paketa kao i proksi server realizovan na zasebnoj mašini. Na ovaj

naĉin, filter za pakete mora ili propustiti saobraćaj kroz proksi server ili se

proksi server mora nalaziti van mreţe bez zaštite koju pruţa filtriranje paketa.

Oba naĉina nude manju sigurnost mreţi u odnosu na korišćenje samo jednog

firewall proizvoda koji obavlja sve bezbednosne funkcije u isto vreme. Većina

firewall takoĊe obavlja još dva podjednako vaţna bezbednosna servisa: VPN i

šifrovanje. TakoĊe, neki firewall-i obezbeĊuju i dodatne servise zasnovane na

pretplati kao što su skeniranje virusa i filtriranje prema sadrţaju.

VI-6.4 ŠIFROVANJE

Šifrovanje je proces izvršavanja nekih funkcija na skupu podataka koje

teţe da te podatke predstave u formatu koji ih ĉini nerazumljivim ili

neupotrebljivim za bilo koga osim za primaoca kojem su namenjeni. Da bi se

proĉitalo nešto što je šifrovano potreban je kljuĉ. To moţe da bude tajni kljuĉ,

kao u sluĉaju šifrovanja jednim kljuĉem, ili kljuĉ koji znaju mnogi, kao u

sluĉaju šifrovanja javnim kljuĉem. Neki kriptografski metodi koriste jedan

kljuĉ za šifrovanje i dešifrovanje informacija, dok drugi za te funkcije koriste

posebne kljuĉeve. Digitalni potpisi i sertifikati su drugi zanimljiv koncept koji

postaje sve vaţniji u današnjim mreţama.

Šifrovanje tajnim (jednim) kljuĉem – simetriĉno šifrovanje

Ovaj tip šifrovanja koristi isti kljuĉ za šifrovanje i dešifrovanje

informacija. Negova glavna prednost je što se on raĉunski brzo implementira,

a nedostatak što treba zaštititi tajni kljuĉ. Poznati algoritmi za šifrovanje i

dešifrovanje jednim kljuĉem koji se danas koriste su: DES (Data Encryption

Standard) i napredniji AES (Advanced Encryption Standard).

DAS algoritam je razvio IBM sedamdesetih godina prošlog veka i

usvojen je 1976 godine u SAD kao standard Savezne vlade. On koristi 56-

bitni kljuĉ koji ima za rezultat malo više od 72 kvadriliona mogućih vrednosti

kljuĉa. U odnosu na tehnologiju toga vremena, DAS je bio moćan algoritam

za šifrovanje. MeĊutim današnji nivo razvoja raĉunara uticao je da DAS

standard šifrovanja postane osetljiv na provaljivanje. Zbog toga je on

zamenjen novim standardom AED.

AED standard šifrovanja koristi blokove podataka promenljive duţine

kao i duţine kljuĉeva da bi šifrovao podatke. Trenutno se koriste duţine

kljuĉeva od 128, 192 i 265 bitova. MeĊutim, algoritam je proširiv i

omogućava povećanje kljuĉeva sa umnošcima od 32 bita. Što je veća duţina

kljuĉa, potrebno je duţe izraĉunavanje da bi se otkrila šifra zato što se sa

VI Internet 277

svakim dodatnim bitom u ogromnoj meri povećava broj permutacija brojeva

koji mogu da se naprava pomoću kljuĉa.

Bez obzira na to koliko je jak algoritam za šifrovanje koji se koristi za

šifrovanje sa jednim kljuĉem, javlja se problem prenosa tajnog kljuĉa

primaocu poruke (sl. 6.21). Za veliku kompaniju, razmena tajnog kljuĉa

mogla bi da znaĉi slanje kurira sa jednog mesta na drugo da bi dostavio kljuĉ.

Ovo moţe biti skupo za kompanije. Za pojedinaĉne korisnike ovaj naĉin

slanja kljuĉa ne dolazi u obzir.

Sl. 6.21. Šifrovanje tajnim kljuĉem

Da bi se prevazišao ovaj problem, razvijen je još jedan metod koji se

zove šifrovanje javnim kljuĉem. Šifrovanje javnim kljuĉem je podjednako

podloţno razbijanju šifre kao i šifrovanje tajnim kljuĉem. MeĊutim, ovaj

drugi metod znatno pojednostavljuje distribuiranje kljuĉeva.

Šifrovanje javnim kljuĉem – asimetriĉno šifrovanje

Šifrovanje javnim kljuĉem je otkriveno 1975. godine. Koriste se dva

kljuĉa, javni i privatni, koji su matematiĉki povezani. Oba kljuĉa se koriste za

šifrovanje i dešifrovanje podataka.

Na sl. 6.22 prikazan je jedan primer korišćenja privatnog i javnog kljuĉa

za šifrovanje i dešifrovanje podataka. Moguća su sledeća dva scenarija:

Osoba A koristi svoj privatni kljuĉ A i šifruje poruku koju šalje osobi

B. Pod pretpostavkom da osoba B poseduje javni kljuĉ od osobe A,

ona uz pomoć njega vrši dešifrovanje dobijene poruke.

Osoba B koristi javni kljuĉ dobijen od osobe A i šifruje poruku koju

ţeli poslati osobi A. Kada osoba A primi poruku, ona koristi svoj

privatni kljuĉ za dešifrovanje poruke.

Prvi scenario se vrlo retko koristi pošto svako ko poseduje javni kljuĉ

moţe da proĉita poruku. Drugi sluĉaj ukazuje na bezbedni prenos podataka,

pošto samo osoba koja poseduje privatni kljuĉ moţe da otvori poruku.

Poruka

šifrovana

tajnim

kljuĉem

tajni

kljuĉ

tajni

kljuĉ

Tajni

kljuĉ


Sl. 6.22. Šifrovanje javnim i privatnim kljuĉem (asimetriĉno šifrovanje)

Dakle, umesto zaštite kljuĉa za šifrovanje i ĉuvanje njegove tajnosti, kod

asimetriĉnog šifrovanja koristi se javni kljuĉ koji moţe da se deli sa drugim

ljudima. Na primer, javni kljuĉ kompanija moţe da postavi na svom sajtu na

Internetu kako bi bio dostupan bilo kome ko ţeli da pošalje poruku u

šifrovanom obliku. Sliĉno, korisnici mogu da pošalju kopiju svog javnog

kljuĉa putem elektronske pošte kako bi primalac poruke mogao da ga upotrebi

za šifrovanje odgovora na poruku. Primalac poruke šifruje poruku koristeći

dobijeni javni kljuĉ, a jedino onaj ko ima privatni kljuĉ moţe da je otvori. Na

ovaj naĉin, zagarantovana je bezbednost privatnog kljuĉa, pošto on trajno

ostaje u posedu onoga ko ga je generisao i ne distribuira se drugim osobama.

Pri prenosu poruka korišćenjem asimetriĉnog šifriranja javlja se jedan

dodatni problem, koji je vezan za identifikacija uĉesnika u komunikaciji.

Naime, pošto svako moţe da doĊe do javnog kljuĉa, postavlja se pitanje da li

će osoba A biti sigurna da primljena šifrovana poruka potiĉe baš od osobe B

za koju se u poruci tvrdi da je ona poslala poruku koristeći javni kljuĉ osobe

A. Poruku je mogla da pošalje bilo koja druga osoba koja poseduje javni kljuĉ

osobe A. Ovaj problem se prevazilazi korišćenjem digitalnog potpisa.

Mehanizam rada digitalnog potpisa objašnjen je na sl. 6.23.

Pretpostavimo da osoba A ţeli da pošalje poruku osobi B. Ona

koristi svoj privatni kljuĉ A i šifruje poruku. Nakon slanje poruke,

osoba B moţe da dešifruje poruku, koristeći javni kljuĉ A koji je

dobila od osobe A. Osoba B sigurno zna da je poruku poslala osoba

A, jer samo je ona u stanju da pošalje dokument šifrovan pomoću

privatnog kljuĉa A, koji moţe da se dešifruje pomoću javnog kljuĉa

Poruka

šifrovana

privatnim

kljuĉem A

zahteva javni

kljuĉ A za

otvaranje

Poruka

šifrovana

javnim

kljuĉem A

zahteva

privatni kljuĉ

A za otvaranje

privatni kljuĉ A

javni kljuĉ A

A B

Poruka

sigurno stiţe

od A

Poruka stiţe

od B ????

VI Internet 279

A. Na taj naĉin je osoba A uspela da „stavi svoj potpis“ na poruku

koju šalje osobi B, koristeći svoj par kljuĉeva (privatni i javni).

Osoba B moţe da koristi svoj privatni kljuĉ B da šifrira poruku koju

ţeli da pošalje osobi A. Nakon prijema poruke, koristeći javni kljuĉ

koji je dobila od osobe B, osoba A dešifruje poruku i pri tome je

sigurna da poruka potiĉe upravo od osobe B. Na taj naĉin je osoba B

uspela da „stavi svoj potpis“ na poruku koju šalje osobi A, koristeći

svoj par kljuĉeva (privatni i javni).

Sl. 6.23. Korišćenje privatnog i javnog kljuĉa za potpisivanje poruka

Kroz ceo ovaj proces, nikada ne treba razmenjivati privatni kljuĉ bilo

koje strane. Javni kljuĉevi mogu da budu poznati bilo kome; dokle god

privatni kljuĉ ostane tajan, moţemo da budemo priliĉno sigurni da smo primili

šifrovanu poruku od prave osobe.

Asimetriĉno šifrovanja moţe da se iskoristi za slanje tajnog kljuĉa kod

simetriĉnog šifrovanja (sl. 6.24). Naime, koristeći javni kljuĉ osobe A vrši se

šifrovanje tajnog kljuĉa i njegovo slanje osobi B. Osoba B koristi privatni

kljuĉ osobe A za dešifrovanje tajnog kljuĉa za simetriĉno šifrovanje. Pošto

simetriĉno šifrovanje koristi jedan kljuĉ ĉija je duţina manja od duţine para

kljuĉeva asimetriĉnog šifrovanja, tekst se mnogo brţe šifruje i dešifruje

pomoću simetriĉnog šifrovanja.

Jedan od najpopularnijih programa za asimetriĉno šifrovanje na Internetu

već duţe vreme je PGP (Pretty Good Privacy). Razvijen je 1991. godine. On

koristi šifriranje javnim kljuĉem i uveden je na mnoge raĉunarske platforme

ukljuĉujući sve verzije Windowsa. S/MIME je naslednik PGP. Zasniva se na

Poruka

sigurno

stiţe od B

A B

Poruka

šifrovana

privatnim

kljuĉem A

zahteva javni

kljuĉ A za

otvaranje

Poruka

šifrovana

privatnim

kljuĉem B

zahteva javni

kljuĉ B za

otvaranje

privatni

kljuĉ A

privatni

kljuĉ B

javni

kljuĉ B

javni

kljuĉ A Poruka

sigurno

stiţe od A


standardu koji se bazira na MIME (Multipurpose Internet Mail Extension)

protokolu za poruke sa dodatnim mogućnostima za šifriranje i digitalne

potpise. S/MIME je bezbedniji od PGP-a a po naĉinu upotrebe liĉi na PGP ali

je nešto sloţeniji.

Sl. 6.24. Bezbedno slanje tajnog kljuĉa za simetriĉno šifriranje

koristeći par kljuĉeva za asimetriĉno šifriranje

Digitalni sertifikati

Da bi generisao kljuĉeve, bilo kao tajne ili javne/privatne, korisniku je

potreban digitalni identitet, koji se obezbeĊuje nabavkom digitalnog

sertifikata. Moţe da se uspostavi analogija izmeĊu pasoša i sertifikata. Kao

pasoš, i digitalni sertifikat dokazuje neĉiji identitet, a izdaje ga i verifikuje

nadleţni organ. U kriptografiji, ovaj organ je poznat kao autoritet koji izdaje

sertifikat (CA – Certificate Authority). CA-ovi mogu biti kompanije na

Internetu kojima se veruje (VerySign, Entrust, Rsasecurity i td.), ali korisnik

moţe da se ponaša i kao sopstveni CA u svojoj kompaniji, zahvaljujući na

primer odreĊenim servisima vezanim za sertifikate koji su ugraĊeni u

operativni sistem.

Svaki put kada se digitalno potpiše neka poruka, njoj se pripaja kopija

digitalnog sertifikata. Digitalni sertifikat sadrţi sve informacije koje su

potrebne primaocu, kako bi mogao da verifikuje autentiĉnost poruke. Nadalje

će biti opisana struktura digitalnog sertifikata vodeće firme VerySign za

izdavanje sertifikate (za digitalni sertifikat VerySign koristi naziv digitalni

ID). Na slici 6.25 prikazana je struktura VerySign digitalnog sertifikata. Treba

naglasiti da digitalni sertifikat ne sadrţi samo informacije o krajnjem

korisniku sertifikata, već i o osobi koja je zaduţena za obezbeĊenje u

kompaniji (unutrašnji sistem zaštite), ili provajderu sertifikata, kao što su

VerySign ili Entrust (spoljni sistem zaštite). Digitalnim potpisivanjem svakog

izdatog sertifikata, CA implicitno povezuje identitet vlasnika sertifikata sa

Tajni kljuĉ za

simetriĉno

šifrovanje se

šifrira javnim

kljuĉem A i

zahteva tajni kljuĉ

A za dešifrovanje

javni

kljuĉ A

tajni

kljuĉ A

A B

Poruka stiţe

od A ????

VI Internet 281

javnim kljuĉem koji je naveden u sertifikatu. Na ovaj naĉin, vlasništvo nad

sertifikatom se ne moţe dovesti u pitanje.

Sl. 6.25. VerySign digitalni sertifikat

CA ne izdaje samo sertifikate; on ih i verifikuje. Korisnik na mreţi moţe

da upotrebi CA-ov sertifikat za utvrĊivanje identiteta drugog korisnika na

mreţi. Na ovaj naĉin, on saznaje sa sigurnošću da li je kredibilitet drugog

korisnika (za koji CA garantuje) legitiman. Pored izdavanja i verifikacije

sertifikata CA vrši i opozivanje, aţuriranje i kreiranje rezervnog sertifikata.

Bez ovakvog autoriteta, kao što je CA, kriptografija javnog kljuĉa bi brzo

zapala „u vode“ falsifikovanja. Zbog toga što korisnikove, ili kompanijine

mreţe poverenja mogu da postanu beskonaĉno velike i kompleksne

(uglavnom zbog Interneta), nemoguće je da svaki korisnik-saradnik

organizuje dodavanje, brisanje i izmenu digitalnih sertifikata svih svojih

kontakata.

Gde nabaviti digitalni sertifikat? Ukoliko neka osoba ţeli digitalni

sertifikat za liĉnu upotrebu, moţe ga nabaviti posredstvom specijalizovanih

CA kompanija kao što su VerySign ili Entrust i za to mora platiti odreĊeni

novĉani iznos. To isto mogu uĉiniti i kompanije za svoje potrebe. MeĊutim,

ukoliko neka kompanija šalje digitalne sertifikate velikom broju svojih

korisnika, ona moţe da formira i svoj interni CA u okviru kompanije.

Postoji nekoliko znaĉajnih prednosti posedovanja internog CA, a sve

imaju veze sa kontrolom. Kompanija koja poseduje svoj CA sama postavlja

Ime, kompanija i adresa

Javni kljuĉ

Validni podaci ID-a

Broj ID-a

Potpic CA koji potvrĊuje

prethodne podatke


standarde za to ko moţe da dobije digitalni sertifikat. Moţe da se zahteva od

potencijalnog korisnika sertifikata da liĉno doĊe, kako bi se na „licu mesta“

proverio njegov identitet. Na ovaj naĉin, kompanija obezbeĊuje sebi sigurnost

da je onaj ko potpiše neki dokument digitalnim sertifikatom zaista proveren.

MeĊutim, izgradnja unutrašnjeg CA nije ni malo lak posao. Napraviti grešku

prilikom ovakvog posla nije isto što i napraviti štamparsku grešku na sajtu

kompanije. Ukoliko se posao ne obavi kako treba, moţe se omogućiti

nekontrolisani potpuni pristup dokumentaciji kompanije.

Korist od spoljnih CA moţe biti znaĉajna. Glavna prednost je što je

problem ureĊivanja spoljnjeg CA prepušten specijalizovanim kompanijama u

kojima rade poverljivi eksperti na polju kriptografije javnog kljuĉa. Druga

znaĉajna prednost spoljnjeg CA leţi u tome da kupci, dobavljaĉi i druge osobe

koje kontaktiraju jednu kompaniju mogu već da imaju odreĊene odnose sa

spoljnom provajderom CA usluga. U tom sluĉaju, postavljanje unakrsnih

sertifikata je veoma jednostavno; samo se saopšti CA provajderu kojoj od

kompanija se veruje, a on će to ugraditi u sertifikate i podeliti ih

zainteresovanim stranama.