Časti počítača

von Neumanovského typu,

ich klasifikácia

Marcel Prievozník

2013

1. ročník RŠI

Časti počítača von Neumanovského

typu, ich klasifikácia

Ing. Marcel Prievozník

OBSAH Kto je John von Neumann?

von Neumannov počítač - úvod

Operačná pamäť

Aritmeticko-logická jednotka

Radič

Vstupno-výstupné zariadenie

Predpis pre riešenie úloh

von Neumanov počítač – schéma

The greatest computer programmer (video)

Použitá literatúra

CPU

Operačná pamäť

Otestuj sa

Použitá literatúra

John von Neumann

* 1903 (Budapešt) †1957 (Washington)

jeden z najväčších matematikov 20. st.

otec teórie hier

podieľal sa na vytvorení základných

predpokladov termonukleárnych reakcií a

vodíkovej bomby.

je spoluautorom Koncepcie alebo

architektúry počítača

von Neumanov počítač - úvod

V roku 1946 on a jeho kolegovia z PrincetonInstitute for Advanced Studies naprojektovali nový počítač postavený na týchto pravidlách:

Počítač obsahuje operačnú pamäť, ALJ, radič, V/V zariadenia (vstupno - výstupné).

Predpis pre riešenie úlohy je prevedený do postupnosti inštrukcií.

Údaje a inštrukcie sú vyjadrené binárne. Údaje a inštrukcie sa uchovávajú v pamäti na

miestach označovaných adresami. Programom riadené spracovávanie dát

prebieha v počítači samočinne.

von Neumanov počítač

POČÍTAČ OBSAHUJE

OPERAČNÚ PAMÄŤ, ALJ, RADIČ,

V/V ZARIADENIA

počítač obsahuje operačnú pamäť, v ktorej

sa operácie vykonávajú. V operačnej pamäti sa

nachádzajú všetky dáta potrebné na vykonanie

danej úlohy, program, medzivýsledky a

konečné výsledky.

ALU

operačná pamäť

VV zariadenia

von Neumanov počítač

POČÍTAČ OBSAHUJE

OPERAČNÚ PAMÄŤ, ALJ, RADIČ,

V/V ZARIADENIA

počítač má procesor, ktorý sa skladá z

riadiacej jednotky, ktorá riadi činnosť

počítača a z aritmeticko-logickej jednotky,

ktorá realizuje výpočty ...

(+,-,*,/, and, or, not , > , < ,…).

Procesor vykonáva činnosť podľa programu,

ktorý ho riadi.

von Neumanov počítač

POČÍTAČ OBSAHUJE

OPERAČNÚ PAMÄŤ, ALJ, RADIČ,

V/V ZARIADENIA• zabezpečuje styk (interfacing) s počítačovou

perifériou

• funguje ako tlmočník, údaje z periférie

prekladá do formátu, ktorému rozumie

zbernica počítača a naopak.

• riadenie sa uskutočňuje pomocou riadiacich

signálov, ktoré predáva každému

konkrétnemu zariadeniu v periférii.

von Neumanov počítač

POČÍTAČ OBSAHUJE

OPERAČNÚ PAMÄŤ, ALJ, RADIČ,

V/V ZARIADENIA

• vstupné zariadenia pre zadávanie

programov a dát

• výstupné zariadenia, ktoré umožnia

vidieť výsledok výpočtu

von Neumanov počítač

V/V ZARIADENIA

von Neumanov počítač

PREDPIS PRE RIEŠENIE ÚLOHY JE

PREVEDENÝ DO POSTUPNOSTI

INŠTRUKCIÍ.

• do pamäte sa cez ALJ zapíše program (postupnosťinštrukcií, ktoré sú postupne vykonávané ALJ) zo

vstupných zariadení.

• vstupné dáta, ktoré program

požaduje sa zapíšu do pamäte aj

• prebehne vlastný výpočet, ktorý postupne vykonáva ALJ. Táto

jednotka je riadená radičom, pričom si medzivýsledky ukladá do

pamäte.

• výsledky sú kontrolovane poslané na výstupné zariadenie.

4

1

23

von Neumanov počítač

ÚDAJE A INŠTRUKCIE SÚ

VYJADRENÉ BINÁRNE.

počítač využíva dvojkovú sústavu, t.j. je

digitálny.

• desiatková číselná sústava je nepohodlná,

lebo by bolo nutné presne rozlíšiť od seba

10 rôznych stavov, čo z fyzikálneho hľadiska

je komplikovanejšie a menej spoľahlivejšie

ako rozlíšenie len 2 stavov

von Neumanov počítač

ÚDAJE A INŠTRUKCIE SA UCHOVÁVAJÚ V PAMÄTI NA MIESTACH OZNAČOVANÝCH ADRESAMI.

Pre správnu funkciu pamäti treba riešiť

okrem vlastného princípu uchovanie

informácie aj lokalizáciu uložených dát.

Hovoríme o adrese pamäťového miesta,

kde adresa je zvyčajne opäť vyjadrená číselne.

von Neumanov počítač

PROGRAMOM RIADENÉ

SPRACOVÁVANIE DÁT PREBIEHA

V POČÍTAČI SAMOČINNE.

Poradie operácií a krokov v počítači prebieha

nezávisle od užívateľa. Počítač si sám riadi

postupnosť a proces výpočtov, inštrukcií.

von Neumanov počítač - schéma

YOUTUBE VIDEOThe greatest computer programmer

Ako sa líši von Neumannov

počítač od súčasnej schémy?

von Neumannov počítač pracuje

nad jedným programom (žiadny

multitasking)

počítač môže disponovať len

jedným procesorom

CPU – central processing unit

hlavný procesor počítača

Interpretuje, vykonáva alebo

spracúva inštrukcie alebo

dáta programu vo forme

strojového kódu.

v súčasnosti takmer

vždy realizované

vo forme

mikroprocesora.

Ako pracuje procesor?

Procesor je synchrónne zariadenie, ktoré

pracuje podľa hodinových kmitov

generovaných kryštálom umiestneným na

základnej doske.

Behom jedného kmitu vykoná procesor

jednu operáciu

Ak je schopný pracovať s vyššou

frekvenciou kmitov, vykoná viac operácií,

teda vykazuje vyšší výkon.

Ako pracuje procesor?

Moderné procesory pracujú na dvoch

samostatných rýchlostiach –

◦ rýchlosť jadra:

rýchlosť, na ktorej beží väčšina vnútorných

obvodov procesoru. Toto číslo je často

spájané s označením procesora

◦ rýchlosť zbernice procesora:

rýchlosť rozhrania medzi procesorom a

základnou doskou.

Operačná pamäť

označovaná aj ako hlavná pamäť

počítača

ukladajú sa do nej dáta, ktoré procesor

počítača momentálne nespracováva, ale

budú potrebné neskôr

veľkou prednosťou

je jej rýchlosť v

porovnaní s pevným

diskom

Operačná pamäť

je energeticky závislá, teda po prerušení

dodávky elektrického prúdu alebo po

vypnutí počítača, sa všetky údaje, ktoré

obsahovala, vymažú.

v počítači najčastejšie v podobe

pamäťového modulu

Otestuj sa... Z koľkých častí sa skladá von Neumannovská architektúra počítača?

Vymenuj ich.

Ako sú vyjadrované inštrukcie?

Demonštruj systém uchovávania údajov v pamäti.

Vlastnými slovami vyjadri princíp práce operačnej pamäte.

Vymenuj časti ALJ, popíš ich funkcie.

Vyjadri vlastnými slovami prácu radičov.

Kategorizuj vstupno-výstupné zariadenia.

Zorganizuj inštrukcie, ktoré sa vykonávajú v počítači s von Neumannovou architektúrou.

Zdôvodni používanie binárnej sústavy.

Vyvoď závery k použitiu von Neumannovho počítača (výhody, nevýhody).

Objasni prácu procesora v počítači.

Popíš, akými parametrami hodnotíme kvalitu procesora.

Rozhodni, prečo je pre procesor lepšie použitie operačnej pamäte ako pevného disku.

Použitá literatúra

http://gdusecovce.edupage.org/files/von_

neumannova_koncepcia_pocitaca.doc

http://sk.wikipedia.org/wiki/Koncepcia_J

ohna_von_Neumanna

Gajdoš, Š.: Technické vybavenie počítača

(www.zborovna.sk)