Upload
giulio
View
32
Download
3
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Sastav ra čunarskog sistema Šta je u k omp j uter u?. Poglavlje 4. Ciljevi. Opisati komponente modularnog mikroračunara Navesti delove procesora i objasniti kako rade Navesti tipove radne memorije i objasniti njihovu ulogu Objasniti kako se podaci predstavljaju u kompjuteru - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Sastav računarskog sistema Šta je u kompjuteru?
Poglavlje 4
Ciljevi• Opisati komponente modularnog mikroračunara• Navesti delove procesora i objasniti kako rade• Navesti tipove radne memorije i objasniti njihovu
ulogu• Objasniti kako se podaci predstavljaju u kompjuteru• Opisati kako kompjuter pronalazi podatke i instrukcije• Objasniti kako se programske instrukcije izvršavaju u
procesoru• Kako ubrzati kompjuter
Sadržaj
• Sastav računara• Procesor• Tipovi memorije• Izvršavanje programa• Brzina i snaga
Mikroračunari
Mikroračunari se dele na:
• Integrisane mikroračunare– Kompjuter ugrađen u sam proizvod– Specijalizovani za jedan zadatak
• Modularne mikroračunare– Moduli povezani sistemskom magistralom– Kompjuteri opšte namene (personalni,
serveri)
Modularni mikroračunari
Šta je u kutiji?
Matična ploča
Sadrži sledeće komponente:• Procesorski čip• Memorijske čipove (RAM, ROM)• Magistrale (prenos podataka)• Priključke za ostale komponente• Dodatne čipove (kontrolere)
Šta je u kutiji?
Uređaji za čuvanje
podataka
Hard disk
Flopi disk uređaj
CD-ROM uređaj
DVD-ROM uređaj
Kartice – kontroleri ulazno/izlaznih
uređaja
Video kartica
Zvučna kartica
Modem
TV kartica
Procesor - CPU
• Kontrolni centar• Skup elektronskih kola koja izvršavaju
instrukcije• Obradjuje podatke i pretvara ih u informacije• Sadrži
– Upravljačku jedinicu (UJ)– Aritmetičko-logičku jedinicu (ALJ)– Registre– Sistemski časovnik
Upravljačka Jedinica UJ
• Deo hardvera koji je zadužen da nadgleda i kontroliše rad
• Usmerava i navodi kompjuter da izvršava instrukcije programa
• Komunicira sa svim hardverskim komponentama
Aritmetičko / Logička JedinicaALJ
Izvršava aritmetičke operacije
Izvršava logičke operacije
Aritmetičke operacije
Sabiranje
Oduzimanje
Množenje
Deljenje
Logičke operacije
• Provera ispunjenosti uslova
• Poređenja– Brojeva– Slova– Specijalnih karaktera
Registri
Privremena memorija
Veoma brza
Specijalne namene
Nalazi se u procesoru
Registar instrukcija
U njemu je instrukcija koja se izvršava ovog trenutka
Registar podataka
Sadrži podatke koji se trenutno obrađuju u ALJ
Prihvata rezultate izvršenja instrukcije iz ALJ
Sistemski časovnik
• Sistemski časovnik proizvodi impulse koji određuju ritam rada
• Svaki impuls je jedan mašinski ciklus
• Jedna linija programa može biti podeljena na više procesorskih instrukcija
• Procesor ima ograničen set instrukcija – koje može da razume i obradi
Mikroprocesor
• Ceo procesor je smešten u jednom čipu
• Izrađen od silicijuma
• Sadrži milione tranzistora– Elektronski prekidači koji
dopuštaju ili sprečavaju protok struje
Tipovi mikroprocesora
Intel
• Pentium
• Celeron
• Xeon i Itanium
Intel-compatibilni
• Cyrix
• AMD
Tipovi mikroprocesora
• PowerPC– Nastao saradnjom kompanija Apple, IBM i
Motorola– Koristi se u Apple Macintosh familiji– Može se naći u serverima i integrisanim
sistemima
• Alfa (Alpha)– Proizvođač je Compaq– Serveri i radne stanice visokih zahteva
Memorija (skladišta podataka)
• Spoljna memorija (sekundarno skladište)– Podaci koje bi trebalo sačuvati na duže vreme– Trajno skladište
• Radna memorija (primarno skladište)– Podaci koje koristimo u kratkom vremenskom
intervalu– Privremeno skladište– Brži pristup podacima nego kod spoljne memorije
• Registri– Podaci koji se upravo sada obrađuju, kroz
instrukciju koja se izvršava u procesoru– Brži pristup podacima od operativne memorije
Merenje kapaciteta memorije
KB – kilobajt• 1024 bajtova• Diskete• Keš memorija
MB – megabajt• Milion bajtova• RAM
GB – gigabajt• Milijardu bajtova• Hard disks• CD, DVD
TB – terabajt• Bilion bajtova• Veliki hard diskovi
Tipovi radne memorije
RAMRandom Access Memory
ROMRead Only Memory
RAM
• Elektronska, zahteva napajanje za čuvanje podataka
• Gubi sadržaj pri isključenju napajanja
• Sadrži podatke i instrukcije koji mogu biti pročitani i promenjeni
Šta se nalazi u RAM-u?
• Operativni sistem
• Program koji se trenutno izvršava
• Podaci potrebni za izvršavanje programa
• Rezultati obrade koji će biti prikazani korisniku
Tipovi RAM memorije
SRAM• Stabilno čuva sadržaj dok je napajanje
uključeno
• Brža od DRAM
Tipovi RAM memorije
DRAM• Stalno se mora osvežavati (i pored napajanja
sadržaj se vremenom gubi)• Zbog veličine i niže cene – najčešće
korišćena u personalnim kompjuterima• SDRAM
– Brža verzija DRAM• Rambus DRAM
– Brži od SDRAM– Skuplji
Dodavanje RAM memorije
• Kupujemo memorijske module koji su pakovani na štampanim pločama
• SIMM – memorijski čipovi su samo sa jedne strane
• DIMM – čipovi su sa obe strane
• Maksimalna količina RAM memorije koja se može dodati zavisi od dizajna matične ploče
ROM
• Čuva sadržaj i po isključenju napajanja
• Instrukcije za startovanje kompjutera
• Sadrži podatke i instrukcije koji se mogu čitati, ali se ne mogu menjati
• Instrukcije i podaci se upisuju u fabrici ROM čipova
PROM
• Programabilni ROM
• Pisač ROMa može promeniti sadržaj PROM memorije
Pronalaženje podataka u memoriji
• Svaka lokacija u memoriji ima jedinstvenu adresu– Adresa se nikad ne menja– Sadržaj se može promeniti
• Memorijska lokacija sadrži jednu instrukciju ili jedan podatak
• Programeri koriste simbolička imena za podatke, koja se u prevodiocu (kompajleru) prevode u adrese
Predstavljanje podatakaUključeno-Isključeno
Binarni brojni sistem
Predstavlja stanje elektronskih kola
Bit, Bajt, Reč• BIT
– Binarna cifra– Uključeno-Isključeno kolo– 1 ili 0
• BAJT– 8 bita– Jedan alfanumerički znak
• REČ– Veličina registra– Broj BITa koje procesor obrađuje u jednom
trenutku
Magistrala podataka
• Putanja kojom se prenose električni signali
• Sistemska magistrala– Prenosi podatke između procesora i memorije
• Širina magistrale– Broj bita koji se mogu preneti istovremeno– Obično jednaka dužini procesorske reči (dužina
registra)
• Brzina se meri u MHz
Magistrala
Procesor može da obradi veći broj i više vrsta instrukcija
Procesor može da obradi veći broj i više vrsta instrukcija
Veća širina magistrale = Kompjuter veće snage
Može da prenese više podataka istovremeno = Brži kompjuter
Procesor može da adresira više memorije = Veća dostupna
memorija
Magistrale za proširenje
• Povezuju matičnu ploču sa slotovima za proširenje
• Priključujemo kartice u slotove– Adapterske kartice– Kartice za ulazno-izlazne uređaje
• Obezbeđuju eksterne priključke (portove)– Serijske– Paralelne
Magistrale za proširenje
PC magistrale i portovi
ISA Spori uređaji, poput miša i tastature
PCI Brzi uređaji poput hard diska i mrežnih kartica
AGP Povezuju grafičke kartice
USB Podržava ulančavanje, eliminiše potrebu za višestrukim kartcama za proširenje, podržava “plug-and-play”
IEEE 1394 (FireWire)
Povezivanje video opreme
PC Card Veličine kreditne kartice, može se naći na laptop računarima
Izvršavanje Programa• Upravljačka jedinica (UJ) uzima instrukciju iz radne
memorije• UJ dekodira (tumači, dešifruje) instrukciju• UJ proziva hardverski deo koji izvršava instrukciju• Kontrola se prenosi na deo hardvera koji izvršava
instrukciju• Zadatak koji je instrukcija postavila se obavlja• Kontrola se vraća UJ
Mašinski ciklus
I-vreme• UJ uzima instrukciju iz radne memorije i
stavlja je u registar instrukcija
• UJ dekodira instrukciju i pronalazi memorijsku lokaciju na kojoj se nalaze podaci potrebni za izvršenje instrukcije
Mašinski ciklus
E-vreme• Obrada (Egzekucija)
– UJ premešta podatke iz memorije u registre aritmetičko logičke jedinice (ALJ)
– ALJ preuzima kontrolu i izvršava instrukciju– Kontrola se vraća UJ
• UJ smešta rezultat obrade u radnu memoriju ili u odgovarajući registar
Brzina i snaga
Šta kompjuter čini brzim?• Brzina mikroprocesora
• Širina magistrale
• Keš memorija
• Paralelna obrada
• Bolja arhitektura i organizacija
Brzina procesiranja
Vreme izvršenja instrukcije• Milisekunde• Mikrosekunde• Nanosekunde
– Savremeni kompjuteri
• Piko sekunde– U budućnosti
Brzina mikroprocesora
• Takt– Megaherc (MHz) – Gigaherc (GHz)
• Broj instrukcija u sekundi– Miliona Instrukcija Po Sekundi (MIPS)
• Obrada složenih matematičkih operacija – Miliona floating-point operacija po sekundi
(MegaFLOPS )
Keš
• Mali blok veoma brze memorije (u procesorskom čipu ili izvan njega)
• Ubrzava prenos podataka do procesora
• Instrukcije i podaci koji se često koriste
Keš
Korak 1Procesor
traži podatak ili instrukciju
Korak 2Idi na adresu u radnoj
memoriji i pročitaj
Korak 3Prenesi podatak u procesor i u
Keš
Sledeći zahtev od procesora• Prvo pogledaj u keš• Ako nema u kešu idi u
memoriju
PROCESSOR
R
A
M
Keš
Tipovi keš memorije
• Interna– Nivo 1 (L1)– Ugrađena u procesorski čip– 128KB
• Eksterna (spoljna)– Nivo 2 (L2)– Poseban čip– 256KB ili 512 KB– SRAM tehnologija– Jeftiniji i sporiji od L1– Brži i skuplji od radne memorije
Tipovi procesiranja
• Serijsko– Izvršava se jedna instrukcija u jednom trenutku– Uzmi, dekodiraj, izvrši, sačuvaj
• Paralelno– Više procesora radi u isto vreme– Može izvršiti bilion floating-point instrukcija po
sekundi (teraflops)– Primer: mrežni serveri, serveri baza podataka
Tipovi procesiranja
• Tekuće linije (Pipelining)– Korak u izvršenju instrukcije se mora završiti pre
nego što sledeći nastupi• Uzimam Instrukciju 1, • Kad započnem dekodiranje Instrukcije 1, istovremeno uzimam
Instrukciju 2