Transcript Arhitektura PC računara

Arhitektura PC računara
Mainframe
PC konfiguracija
PC konfiguracija
Von Neumann-ova arhitektura
Funkcionalna organizacija hardvera
Von Neumann i PC
Matična ploča (motherboard)
• “Komandna centrala” PC-ija
• Njene komponente su:
– Čip-set (chipset)
– CPU priključci (slots-sockets)
• Voltage Regulator Module (VRM)
• Memorijski priključci
– Interfejsi i magistrale (Expansion bus slots)
• Integrisane funkcije
Matična ploča
BIOS čip
Interfejsi i magistrale
•Interna magistrala (magistrala procesora) - bus
•Adresna magistrala
•Magistrala za podatke
•Ulazno/izlazna magistrala
Tipovi IO magistrala
• ISA (Industry Standard Architecture), EISA
(Extended ISA), MCA (Microchannel)
• PCI (Peripheral Component Interface) –
donio je Plug’n’Play princip: PC može
automatski podesi i konfiguriše svaku novu
PCI karticu bez potrebe za podešavajem
džampera i prekidnih nivoa
• AGP (Accelerated Graphics Port)
Procesori
Logička organizacija procesora
Osobine procesora
•
•
•
•
brzina procesora
dužina procesorske riječi
radni takt
interni keš.
Osobine procesora
• Brzina procesora – broj operacija koje procesor
može da obradi u jednoj sekundi; izražava se
MIPS-ovima (Milion Instruction Per Second) ili
MFLOPS-ima (Milion Floating Point Operations
Per Second).
• Dužina procesorske riječi - broj bitova koji se
jednovremeno prenosi i obrađuje unutar procesora.
Danas je 32 bita a uskoro se očekuje prelazak na
64 bita.
Osobine procesora
• Radni takt - učestanost impulsa koje
generiše specijalno elektronsko kolo za
generisanje operacija procesora (sat ili
clock). Mjeri se hercima (Hz). Na
današnjim računarima je od 1.6 GHz do 3.8
GHz
• Interni keš – vrlo brza memorija unutar
procesora
Skup čipova (chipset)
• Chipset obezbjeđuje inteligenciju matičnoj
ploči o određuje koje procesore, memoriju i
druge komponente ploča može koristiti.
• Najveći dio čip-setova na novijim pločama
podijeljen je fizički i logički na dva dijela:
Northbridge i Southbridge.
Chipset – logička arhitektura
A – procesor, B – North, C -South
Memorija
Memorija
• Memorija računara sastoji se od osmobitnih registara
(bajtova).
• Na matičnoj ploči nalaze se tri tipa memorije: keš
(cache), ROM i RAM.
RAM
• Kapacitet memorije izražava se brojem bajtova,
odnosno većim jedinicama: kilo i megabajtima.
• RAM (Random Access Memory) - korisnik može
da upisuje sadržaj i da ga čita. Za vrijeme rada
računara u njoj se nalaze program i podaci sa
kojima računar radi. Po isključenju računara
sadržaj ove memorije se gubi.
• Danas na PC-u: od 256 MB
• Bill Gates 1981. godine: “640 KB bi trebalo da
bude dovoljno za bilo koga ”
Struktura RAM
Memorija
• Vrijeme pristupa - vrijeme koje protekne
između zahtjeva memoriji za podatkom i
dobijanja podatka iz memorije. Ono se
izražava u nanosekundama (ns) i iznosi oko
5 – 10 ns kod današnjih memorija.
• RAM memorija nije sastavni dio osnovne
ploče nego se na ploči samo nalaze
konektori na koje se ona priključuje.
ROM
• ROM (Read Only Memory) - statički dio
memorije koji može samo da se čita; njen
sadržaj se ne gubi po isključenju računara.
Koristi se za uskladištavanje programa i
podataka koji su često potrebni, na primjer,
za instrukcije za pokretanje računara pri
uključivanju.
Keš (cache) memorija
• Keš (cache) memorija je vrlo brza memorija koja
se nalazi u samom procesoru (interni keš) ili uz
njega (eksterni keš); ima višestruko brže vrijeme
pristupa od obične memorije. U njoj se drže
podaci koji se često koriste.
• Prilikom prvog zahtjeva za podacima oni se
kopiraju iz RAM-a u keš. Sljedeći put procesor ih
prvo potraži u kešu. Ako podaci više nisu u keš
memoriji, moraju se ponovo uzeti iz glavne
memorije. Trenutno, veličina ove memorije je od
512 KB pa čak do 4MB.
Baferi
• Baferi (buffers) su djelovi RAM memorije koje
neki programi alociraju za svoje potrebe. Jedna od
čestih primjena je prilikom ulaza i izlaza podataka.
Na primjer, ako računar ne može dovoljno brzo da
obrađuje podatke koji mu se dostavljaju, oni se
privremeno deponuju u bafer dok ne stignu na
obradu, da se ne bi prekidao proces unošenja.
Slično, pri štampanju, ako štampač ne može
dovoljno brzo da odštampa podatke, oni se šalju u
bafer (spooler), gdje čekaju u redu za štampu.
RAM - SIMM, DIMM, SODIMM
ROM
Portovi
9-pin male (serial)
25-pin male (serial)
Portovi
DB25 female parallel port
Centronics 36 pin female port
PS2 mouse i keyboard portovi
Princip rada portova
Serijski
Paralelni
Portovi
USB port-konektor
Firewire
Napajanje
Diskovi
Disk - djelovi
Diskovi
Disk - kablovi
IDE kablovi (ATA ili Parallel ATA)
Disk - kablovi
IDE konektori
SATA
IDE i SATA konektori
Unutrašnjost diska
Diskovi – princip rada
Diskovi – sektori i cilindri
Diskovi
• Pouzdanost - MTBF (mean time between failures srednje vreme između grešaka) i broj paljenja/gašenja
(start/stop cycles) koje disk može da izdrži.
• Performanse diska predstavljaju jedan od faktora koji
najviše utiču na ukupne performanse sistema, jer
predstavljaju jedno od uskih grla, pa čim se poveća brzina
diska to se "osjeti" u svakodnevnom radu (brže učitavanje
programa). Brzina hard diska zavisi od većeg broja
parametara: brzine rotacije diskova, gustine zapisa
podataka i brzine pomjeranja glava (unutrašnji faktori), ali
na nju može drastično uticati i sam kontroler, tj. elektronika
hard diska, kao i fajl sistem, itd (spoljašnji faktori).
Karakteristike koje najviše utiču na performanse diska su
vreme pozicioniranja i brzina prenosa podataka (data
transfer rate).
Diskovi
• Vreme traženja (seek time) predstavlja prosječno vrijeme
koje je potrebno da bi se glave pomjerile između dvije trake
na slučajnoj udaljenosti. Ovo vreme zavisi od mehaničkih
karakteristika diska i od međusobne udaljenosti između
traka i izražava se u milisekundama. Koristi se i vreme
traženja između dve susedne trake (track-to-track seek),
između dvije najudaljenije trake (full stroke seek time - oko
20ms). Latencija (latency) predstavlja vrijeme koje je
potrebno ploči diska da se okrene da se glava koja se već
nalazi na odgovarajućoj traci postavi iznad traženog
sektora i takođe se izražava u milisekundama. Vrijeme
pristupa (access time) predstavlja zbir vremena traženja i
latencije.
Diskovi
• Interna brzina prenosa podataka (data transfer rate)
se izražava u MB/s i predstavlja brzinu kojom disk može
da šalje podatke sa diska ka sistemu. Brzina prenosa se
lako računa ako su poznate fizičke specifikacije diska
(brzina_prenosa = [brzina_rotacije / 60 *
broj_sektora_po_stazi * 512 * 8] / 1.000.000) i nije
konstantna na disku. Ovom računicom se dobija
teoretska brzina prenosa, jer na nju dosta utiču i
interfejs, keširanje, korekcija grešaka, fragmentacija i
sam fajl sistem. Takođe treba obratiti pažnju da se ne
pobrka ova, interna, brzina sa eksternom, tj.
maksimalnom brzinom interfejsa koja se najčešće
reklamira (npr. 66MB/s, 100MB/s itd.).
Diskovi
• Brzina rotacije ploča - povećavanjem se u isto vreme
poboljšavaju i brzina prenosa i vrijeme pristupa (kroz
smanjenje latencije). Ona predstavlja broj kojim se
najlakše mogu odrediti performanse diska, jer će skoro
uvijek npr. 7200RPM disk biti brži od 5400RPM diska.
• Keš memorija na disku
• Cijene hard diskova najviše zavise od interfejsa, tako
da su IDE/ATA diskovi dosta jeftiniji od SCSI diskova, a
ne mnogo jeftiniji od SATA diskova. Cijena po
megabajtu je povoljnija kod diskova većeg kapaciteta.
USB disk
Kapacitet: od 64 MB do 8 GB
CD
Monitori
• CRT (Cathod Ray Tube)
• LCD (Liquid Crystal Display)
• TFT (Thin Film Transisitor)
Monitor – princip rada CRT
Monitori – dot pitch
Kod boljih monitora razmak između tačaka iste boje (dot pitch)
je između 0.22 i 0.25 milimetara, dok je na jeftinijim modelima
tipično 0.28 mm, što znači da je slika manje kvalitetna (manje
oštra).
Monitori – dot pitch
Aperture Grille je vrsta cijevi koju prave Micubiši (DiamondTron)
i Sony (Trinitron)
Monitori – dot pitch
Slot Mask je hibrid predhodne dvije vrste koji se nalazi
na NEC (CromaClear CRT) i Panasonic (PureFlat CRT)
monitorima. Umesto tačaka ili traka elementi su zaobljeni
pravougaonici, čime se postiže oštrija i svjetlija slika u
odnosu na cijev sa elementima u obliku tačke.
TFT
Oni spadaju u LCD vrstu displeja. Ne sadrže katodnu cev, već
tečne kristale u sendviču između dvije staklene ploče, dva
polarizaciona filtera, filtera boje i dva sloja za poravnavanje. Iza
ovih slojeva se nalazi pozadinsko osvetljenje koje se obično
sastoji od više fluorescentnih lampi. Dovođenjem napona na
sloj za poravnavanje, stvara se električno polje koje poravnava
tečne kristale, što onemogućava svjetlosti da prođe kroz njih,
dok se ukidanjem napona omogućava prolaz.
Rezolucija
Rezolucija – broj tačaka na ekranu. Mjeri se pikselima (širina x
visina), na primjer 1024x768, 640x480 itd.
Dubina boja
• 256 boja (8-bit color)
• 65,536 boja (16-bit color, poznata kao
65K ili HiColor)
• 16 miliona boja (24-bit color, poznata
kao True Color)
• 4 milijarde boja (32-bit color, takođe
poznata kao True Color)
Monitor - kablovi
Grafička kartica
Tipične video kartice
Zvučna kartica
Tastatura
Miš
Unutrašnjost
Optički miš – led dioda
tačped (touchpad)
Miš
•
•
•
•
•
Sa kablom ili bežični (wireless)
Mehanički sa kuglicom, optički, laserski
Preciznost: broj tačaka po inču (DPI)
Broj tastera: od 2 pa čak do 9
Na laptop računarima: tačped (touchpad) –
pločica i 2 tastera. Pomjeranjem prsta po
pločici pomjera se kursor.
Drugi pokazivački uređaji
• Trekbol (track ball) - sličan je obrnuto okrenutom
mišu. Umjesto pomjeranja po ravnoj površini,
kuglica je postavljena u ležište i okreće se prstom.
Smjer okretanja kuglice određuje pomjeranje
kursora po ekranu.
• Džojstik (joystick) – pomjeranje se ostvaruje
pomjeranje palice; koristi se najčešće u igrama
Kućište
Tipovi kućišta
Desktop
Mini tower
Tower
Zadnja strana kućišta
Preporučene boje konektora
Modem – eksterni i interni
Standardi prenosa putem modema
Modem - kablovski
Mrežna kartica
Mrežne kartice
FM i TV karte
FM karta
TV karta
Zvučnici, mikrofon, kamere
Memorijske kartice
Memorijske kartice
Kartice
• CompactFlash kartica je veličine 43x36mm i
debljine 3.3 mm (tip 1), odnosno 5.5 mm (tip 2).
Kapacitet joj je 8 MB do 8 GB.
• SmartMedia je malih dimenzija i kapaciteta do
128 MB. Postoje dvije verzije sa različitim
naponom napajanja koje se razlikuju po tome koji
je ugao zasječen.
• MultiMedia Card - kapacitet je 4 GB.
Kartice
• Memory Stick je Sony-jev proizvod i koristi se u
svim njegovim proizvodima koji imaju potrebu za
memorijskim karticama. Najveći kapacitet je 4
GB.
• Microdrive je proizvod IBM-a i odgovara
karticama CompactFlash tipa 2. Bitno je znati da
svi uređaji koji podržavaju CompactFlash ne
podržavaju i Microdrive. Maksimalni kapacitet je
6 GB.
Čitači kartica
InkJet i laserski štampači
Laserski štampač – put papira
Skener
“Hand held” računari
“Hand held” računari
Laptop
Baterije za laptop
Ni-Cad baterija
Litijum-jonska baterija
Digitalni fotoaparat
iPod specifikacija
•
•
•
•
•
•
•
•
•
CPU: ARM7TDMI
Playtime: up to 8 hours
Scroll wheel: solid state touch
Buttons: mechanical
CPU Speed: dual 80 Mhz embedded
Data Path: 32 bit
ROM: 32 MB
Onboard RAM: 32 MB
Screen: 1.67" LCD w/ LED backlight
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Maximum Resolution: 1-bit 138x110
Hard Disk: 1" 4 GB 4200 RPM – holds
1000 songs.
USB: via Dock Connector
FireWire: via Dock Connector
Audio Out: stereo 16 bit mini
Weight: 0.225 lbs.
Dimensions: 3.6" H x 2.0" W x 0.5" D
OS: iPod OS 1.1
Introduced: January 2004
Računar ili ne?
• iPod je računar!
• Ima von Neumann-ovu arhitekturu
– I/O
• 2-4GB microdrive, click wheel, LCD panel, USB connection,
FireWire connection, audio output
– Memorija
• 32MB RAM, 32MB ROM
– CPU
• Special digital to analog converter chips
• Odličan korisnički interfejs
• Muzika u različitim digitalnim formatima
– AAC (16 to 320 Kbps), MP3 (32 to 320 Kbps), MP3 VBR,
Audible, AIFF, Apple Lossless and WAV
Konzole za igranje
XBOX 360
Sony Playstation
MP3 plejeri
Sa hard-diskom
Sa fleš memorijom
Mobilni telefoni i GPS
Mobilni telefon
GPS ručni sistem
Pregled softvera
Microsoft OS
•
•
•
•
•
MS Dos
Windows 3.11
Windows 9x (95/98)
Windows ME (millenium edition)
Windows 2000 (2K), Windows XP (Home
& Professional), Vista
• Windows Server 2000, 2003
Unix
• Solaris
• SCO
• Različiti shell-ovi (BSD, SHS, itd.)
Linux
•
•
•
•
•
•
•
RedHat Linux
Suse Linux
Slackware
Lindows (Linspire)
Knoppix
Ubuntu
Grafička okruženja (KDE, GNOME, itd.)
Aplikativni softver
• Tekst procesori: MS Word, Open Office
Writer
• Tabelarni proračuni: MS Excel, Open
Office Calc
• Prezentacije: MS Power Point, Open Office
Impress
• Mail klijenti: MS Outlook Express, Mozzila
Thunderbird
Aplikativni softver
• Web čitači: MS Internet Explorer, Firefox,
Opera
• Antivirus: AVG, Avast, Nod32,
Bitdefender, Kaspersky, Norton Antivirus
• Antispyware: Ad Aware, Spybot,
CounterSpy
• Firewall: Zone Alarm, Kerio, Outpost
• Kompresija: WinZip, WinRar
Aplikativni softver
• Slušanje muzike – WinAmp, Windows
Media Player, Foobar
• Gledanje filmova - WinAmp, Windows
Media Player, Quicktime, iTunes
• Obrada muzike – Audiocity
• Obrada videa – VirtualDub
Ažuriranje softvera
• Najčešće automatski (na primjer, antivirusni
programi)
• Windows update – automatsko
nadograđivanje operativnog sistema
Windows
• Service pack – značajnija nadgradnja
operativnog sistema Windows
Malo zabave
• "Sve što je moglo biti pronađeno, već je
pronađeno", Charles H. Duell, direktor Patentnog
ureda SAD, 1899.
• "Ja mislim da postoji svjetsko tržište za možda pet
računara", Thomas Watson, predsednik IBM-a,
1943.
• "Računari u budućnosti neće biti teži od 1,5 tone",
Popular Mechanics, u predviđanjima
nemilosrdnog napretka u nauci, 1949.
Još zabave
• "Ja sam putovao uzduž i poprijeko po ovoj zemlji i
razgovarao sa najboljim ljudima i ja vas mogu
uvjeriti da je obrada podataka moda koja neće
trajati duže od jedne godine", urednik zadužen za
knjige o biznisu u Prentice Hall-u, 1957.
• "Ali.... čemu će to služiti", inženjer u Advanced
Computing Systems Division u IBM-u
komentarišući mikročip, 1968.
I još
• "Nema ni jedan razlog da bi bilo ko želio računar
u svojoj kući", Ken Olson, predsednik, direktor i
osnivač Digital Equipment Corporation, 1977.
• "DOS adresira samo 1 megabajt RAM-a zato što
mi ne možemo da zamislimo bilo koju aplikaciju
koja bi trebala više", Microsoft o razvoju DOS-a,
1980.
• "Windows NT adresira 2 gigabajta RAM-a što je
više nego što će bilo koja aplikacija ikada trebati "
Microsoft o razvoju Windows-a NT, 1992.