1. lekcija sastav racunarskog sistema

Nebojša Lazarević, prof. Inf. Aleksinacka gimnazija Aleksinac

Računarstvo i informatika I

Sastav računarskog sistema


Šta ćemo učiti

° Šta je u kompjuteru

° Sastav jednostavnog mikroračunarskog sistema

° CPU

° Memorija

° Ulaz, izlaz i spoljašnje memorije

° Poboljšanja arhitekture

U ovoj lekciji...U ovoj lekciji...


RAČUNARSKI SISTEMI

° Šta podrazumevamo pod računarskim sistemom?

° Konfiguracija• sastav hardvera – komponenete, OD ČEGA je napravljen

° Arhitektura• osobine značajne za programiranje (mašinski jezik, broj i namena registara u

procesoru, komunikacija procesora sa drugim uređajima sistema,...) - ŠTA može sistem da radi

° Organizacija • KAKO su mogućnosti realizovane

• Familiju računara čine računari iste arhitekture, a razlićite organizacije, konfiguracije. Iza oznake familije računara obično se nalazi oznaka modela računara. Modeli=računari iste arhitekture i organizacije, npr. IBM 360/44, PC AT,…


Modularni mikroračunari

° Sistem = moduli povezani sistemskom magistralom• Sistemska magistrala (system bus) - prenosi informacije između modula

• Interna magistrala - Prenosi informacije unutar modula

° Prednosti• standardni moduli povezani u formu kompjutera

• Raspoloživ velik broj tipova modula

• Kompjuter se lako može prilagoditi zahtevima aplikacije

° Standardizovane sistemske magistrale• Svi proizvođači drže se propisanih standarda

• Standarde za sistemske magistrale obično propisuju industrijski komiteti


Klase računarskih sistema

° Personalni kompjuteri• Desktop

• Laptop

° Serveri • Istorijski minikompjuteri, mainframe, superkompjuteri

• Donja granica je napredna desktop konfiguracija

• Gornja granica je superkompjuter (preko 100 procesora, terabajti memorije, petabajti informacija na izmenjivim medijima - storage)

° Integrisani “Embedded” kompjuteri• Veš mašina

• Mobilni telefon

• PDA

• Video game


Prodaja procesora po klasama rašunarskih sistema


Klase računarskih sistema

Zajedničko za sve vrste - zasnovani na istim principima projektovanja, teoretskom modelu kompjutera koji se naziva Fon Nojmanova (Von-Neumann, institut Prinston) arhitektura (1946)

• Podaci i instrukcije su u memoriji u kojoj se mogu čuvati i iz nje čitati

• Sadržaj ove memorije je adresabilan, a to znači da se za svaki podatak zna gde se nalazi u memoriji

• Ove adrese nisu zavisne od tipa podataka koji je tamo zapamćen(numerički, tekstualni...)

• Izvršavanje instrukcija računara odvija se sekvencijalno(od jedne instrukcije do druge)

° Razlike - brzina, kapacitet, ulaz/izlaz i sl.


Karakteristike Fon Nojmanove arhitekture

° 1. Kompjuter se sastoji od 4 osnovna podsistema• 1.1 Memorije

• 1.2 Ulaza-izlaza

• 1.3 Aritmetičko-logičkog organa (ALU)

• 1.4 Upravljačkog organa (Control Unit - CU)

° 2. Koncept unutrašnjeg programa• Instrukcije se zapisuju binarnim brojevima i čuvaju u memoriji

° 3. Sekvencijalno izvršavanje instrukcija• Instrukcije se donose jedna po jedna iz OM u CU, gde se dekodiraju i zatim izvršavaju


Još neke podele...

° U zavisnosti od načina obrade podataka razlikujemo:1. Analogne računare

2. Digitalne računare

1. Analogni računari rade na principu promene napona koji proizvodi fizičke pojave (Voltmetar npr.). Analogni uređaji prate stalnu promenu vrednosti i rezultate daju otklonom kazaljke ili sipisivanjem krivulje na papiru ili ekranu. Analogni računari su spori i neprecizni.

2. Digitalni računari vrše obradu podataka u binarnom brojnom sistemu jer digitalna i logička kola imaju samo dva naponska stanja (0 i 1).


ORGANIZACIJA HARDVERA RAČUNARA

Kontrola jedinica

Unutrašnja memorija

Aritmetičko logička jedinica

Centralna jedinica

Jedinice spoljne

memorije

Ulazne jedinice

Izlazne jedinice


SREDIŠNA JEDINICA

CPU1.podatak

1.podatak

1.instrukcija

Međumemorije

UI MODUL

MEMORIJA

ULAZNI PODACI IZLAZNI PODACI


Središna memorija

° Osnovne komponente središne memorije:

° CPU (Central Processing Unit)• Program koji se izvršava se sastoji od niza instrukcija koje se nalaze u memoriji. CPU

dobija instrukcije iz memorije pod kontrolom Operativnog sistema (OS) a rezultate vraća u memoriju. Instrukcije su u binarnom obliku i CPU preduzima jednu od akcija:

- CPU-MEMORIJA

- CPU-U/I

- OBRADA PODATAKA(Aritm. i logičke operacije)

- KONTROLA RADA

° Glavna memorija

° Ulazno–izlazni moduli – sadrže male memorije (MEĐUMEMORIJE) koje omogućavaju da ih privremeno memorišu i dalje šalju.


CPU

ALU

REGISTRI

UPRAVLJAČKA JEDINICA

sabirnice


Uprošćena struktura centralnog procesora

Sistemska magistrala

Adrese Podaci Kontrola

Obradnajedinica

Registri

Upravljačkajedinica

CPU


Organizacija centralnog procesora - CPU

° Upravljačka jedinica (Control Unit, CU)• upravlja tokom izvršavanja naredbi programa i

• usklađuje rad svih delova računara

° Obradna jedinica (Arithmetic-Logic Unit, ALU)• sadrži elektronska kola koja mogu da realizuju sve mašinske naredbe

(instrukcije) obrade konkretnog računara

° Registri • Interna memorija centralnog procesora

• Sadržaj registra naziva se “reč” (word)

• Veličina reči = broj bitova koji mogu istovremno da se pocesiraju


MIKROPROCESORI

° Mikroprocesor je čip koji sadrži CPU, kao i malu količinu memorije koja se koristi za specijalne namene.

° mogu da se programiraju,

° imaju internu memoriju i/ili registar statusa,

° sposobni su da pristupaju memoriji i

° urađeni su u visokointegrisanoj tehnologiji• Tehnologija proizvodnje definiše osnovne tehničke karakteristike:

- vrsta kućišta, broj izvoda, snaga napajanja, temperaturni opseg, pouzdanost...


Šta je mikroračunarski sistem?

° Mikroračunarski sistem (MRS) = Računarski sistem zasnovan na mikroprocesoru

° Mikroprocesor = CPU izveden u jednom čipu ili čipsetu

° Čipset (chipset) - skup čipova projektovan da tesno sarađuju i funkcionišu kao celina pri izvršavanju nekog zadatka, npr. skup integrisanih kola kao što je programski kontroler signala prekida koji podržavaju CPU, zajedno sa samim CPU

° Svi današnji kompjuteri imaju CPU izveden u jednom čipu• Pošto se van čipa sporije radi, što više posla treba obavljati u samom čipu

• 2.26+ GHz P4

- Van CPU se radi na 500 MHz

- 2 nivoa keš memorije u samom čipu


Karakteristike memorije

NAČIN PRISTUPA

1. Sekvencijalni pristup podaci smešteni u slogove, upisuju se u redosledu unosa, ćitaju u redosledu upisa ili

obratno, vreme pristupa proizvoljnom slogu je relativno veliko; npr. magnetna traka

1. (Polu)direktan pristup podaci smešteni u slogove, a na osnovu adrese se direktno pristupa lokaciji gde je slog

smešten ili nekoj okolini; npr. magnetni disk

1. Slučajni (direktan) pristup svaka adresibilna lokacija poseduje adresni mehanizam ugrađen u memorijski sklop, te

je vreme pristupa svakoj lokaciji konstantano, npr. glavna memorija računara

1. Asocijativni pristup omogućeno je poređenje između posebne maske i vrednosti određenih pozicija bitova u

reči, te se iz takve memorije reč čita na osnovu sadržaja; npr. keš memorija


CLOCKCLOCK

MAGISTRALA

CPU•Registar

• Kontrolna jedinica • ALU jedinica

+ Math (co.p), MMX,…

PRIMARY/MAIN MEMORY• ROM (sadrži BIOS)• RAM (nestalna)

SPOLJAŠNJA MEMORIJA• Magnetski Hard Disk• Floppy Disk• Optički Disk (CD-…)• Magnetna Traka

Ulaz Miš• Tastatura• Touch Screen• Skener• ...

Izlazni uredjaji• Monitor• Zvučnik• Štampač• ...

ISA, EISA, [MCA], PCMCIA, PCI, ...

kontroler IDE, SCSI, ...

Komunikaciona Oprema• FAX/Modem/• Mrežna oprema

LAN Phone Line

Hardverske komponente računarskog sistema

kontrolerkontrolerkontroler


Pogled iznutra


Pogled na PC matičnu ploču


Procesorski čip


Struktura Pentium 4 procesora


Technology

1. lekcija sastav racunarskog sistema