Transcript Computer Confluence 6/e

Poglavlje 2
Osnove hardvera: unutar računara
Slide 1
Poglavlje 2
Ciljevi
Na koji način se u računaru memorišu i obrađuju podaci informacije
Osnovna struktura i organizacija računara
Funkcije i međusobna interakcija
glavnih komponenti računara
Vrste memorija i memorijskih uređaja
Slide 2
Poglavlje 2
Šta računari rade
Osnovne funkcije računara
Prihvatanje ulaza: prihvatanje podataka iz spoljašnjeg sveta
Procesiranje podataka: obavljanje aritmetičkih ili logičkih
operacija (donošenje odluka) nad podacima
Formiranje izlaza: dobijanje informacija i slanje informacija u
spoljašnji svet
Memorisanje informacija: slanje i skladištenje informacija u
memoriju računara
Slide 3
Poglavlje 2
Šta računari rade
Osnovne komponente računara
Ulazne jedinice
Tastatura, miš, skener
Izlazne jedinice
Displej ili video monitor
Štampač
Zvučnici
Centralna procesorska jedinica
(Central Processing Unit - CPU)
Slide 4
Poglavlje 2
Šta računari rade
Osnovne komponente računara
Memorije i memorijski uređaji
 Primarna memorija: RAM (Random
Access Memory)
 Sekundarna memorija: Memorijski uređaji
koji služe za dugotrajno skladište podataka
 Jedinice diskova
 CD i DVD jedinice
 Jedinice magnetnih traka
Slide 5
Poglavlje 2
Predstava informacija u računaru
 Informacija
Komunikacija koja poseduje vrednost
informisanja
Bilo šta što se može biti predmet
komuniciranja, bez obzira da li poseduje
vrednost ili ne
 Informacije se pojavljuju u mnogim oblicima
Reči, brojevi, slike
Audio, video
Slide 6
Poglavlje 2
Predstava informacija u računaru
Računarske informacije su digitalne
Bit ili binarna cifra
Najmanja jedinica informacija
Može da ima samo dve
vrednosti: 1 ili 0
Može da predstavlja brojeve,
kodove
ili naredbe
 Bajt: skup od 8 bita
Slide 7
Poglavlje 2
Predstava informacija u računaru

Korišćenjem dva simbola svi brojevi mogu biti predstavljeni i
nad njima se mogu obavljati proizvoljne aritmetičke operacije


Bilo koji broj se može posmatrati kao
komponente svojih pozicionih vrednosti
od kojih je svaka stepena dva
l9 se predstavlja binarno sa 00010011
Slide 8
Poglavlje 2
Predstava informacija u računaru
Brojevi zapisani sa bitima
Binarni brojni sistem
Označava sve brojeve
kombinovanjem samo dve
binarne cifre
Decimalni brojevi se
automatski konvertuju u
binarne i obrnuto
Obrada binarnih brojeva je
potpuno skrivena od korisnika
računara
Slide 9
Poglavlje 2
Predstava informacija u računaru
Kodiranje
ASCII
 Najčešće korišćeni kod
 Predstavlja skraćenicu od American
Standard Code for Information Interchange
(256 jedinstvenih znakova)
Unicode
 Kodna šem koja podržava 65,000
jedinstvenih karaktera (znakova)
Slide 10
Poglavlje 2
Predstava informacija u računaru
Instrukcije programa su u binarnom zapisu
 Sačuvani programi se smeštaju kao skupovi bita
 Programske instrukcije su prezentovane u binarnoj notaciji
kao odgovarajući kodovi instrukcija
Slide 11
Poglavlje 2
Predstava informacija u računaru
Obeležavanje:
b – bit
B - bajt
–
–
–
–
–
–
Bajt
Kilobajt (KB)
Megabajt (MB)
Gigabajt (GB)
Terabajt (TB)
Petabajt (PB)
= 8 bita
= 1024 B = 210 B
= 1024 KB = 210 KB
= 1024 MB = 210 MB
= 1024 GB = 210 GB
= 1024 TB = 210 TB
Slide 12
Poglavlje 2
Srce računara: CPU i memorija
CPU: - Central processing unit
CPU (mikroprocesor)
 Interpretira i izvršava
programske instrukcije
 Nadgleda aritmetičke i logičke
operacije nad podacima
Slide 13
Poglavlje 2
Srce računara: CPU i memorija
Komunicira sa svim ostalim delovima
računara indirektno preko memorije
BIU – Bus Interface Unit
Izvršavanje instrukcija
EU – Execution Unit
ALU – Arithmetic Logic Unit
Kompleksan skup elektronskih kola
Smešten je zajedno sa ostalim
elektronskim komponentama na
matičnu ploču (motherboard)
Slide 14
Poglavlje 2
Koraci koje obavlja CPU
Prihvat (fetch) nardbi iz RAM-a
Dekodovanje naredbe
Čitanje podatka iz RAM-a (ako se zahteva u naredbi)
Izvršenje naredbe
Upis rezultata obrade (u MEM ili periferijsku
jedinicu)
Slide 15
Poglavlje 2
Kompatibilnost
 Softver nije neophodno kompatibilan sa svakim CPU
Softver napisan za PowerPC familiju procesora ugrađenih u
Macintosh računare ne radi na Intelovim procesorima
Softver napisan za Linux ne radi pod Windows OS
 Oba sistema rade na PC-u sa Intelovim mikroprocesorima
CPU u okviru iste familije su po pravilu napravljeni tako da
budu kompatibilni unazad
Noviji procesori mogu da izvršavaju sve instrukcije koje
se izvršavaju i na starijim modelima
Slide 16
Poglavlje 2
Performanse
 Aplikacije zahtevaju brže mašine u cilju postizanja
zadovoljavajućih rezultata
 Ukupne performanse računara su određene sa:
Brzinom takta (clock speed) procesora
 Meri se u jedinicama gigaherc (GHzmilijarda taktovnih ciklusa u sekundi)
Arhitekturom i dužinom reči procesora
 Radne stanice i serveri koriste 64-bit procesore
 Većina PC-a koriste 32-bit procesore
 Neki ugradjeni (embedded) i računari posebne namene
koriste još uvek 8- i 16-bitne procesore
Slide 17
Poglavlje 2
Performanse
Tehnike za povećanje računarske moći su:
Paralelno procesiranje
Server klasteri
Slide 18
Poglavlje 2
Računarska memorija
RAM: Random Access Memory
Dinamička – zahteva osvežavanje sadržaja tokom rada
Statička – zahteva stalno napajanje
ROM: Read Only Memory
PROM: Sadržaj se može upisati jedanput
EPROM: Može se brisati ultraljubičastom svetlošću
EEPROM: Može se brisati električno
Flash: Dozvoljava višestruki upis
Slide 19
Poglavlje 2
Računarska memorija
 RAM (random access memory) memorija sa slučajnim
pristupom
 Koristi se za privremeno memorisanje programskih instrukcija i
podataka
 Jedinstvene adrese i podaci se mogu smestiti u bilo koju lokaciju
 Informacije se mogu vrlo brzo iščitati
 Informacije ne ostaju memorisane kada se isključi napajanje
Slide 20
Poglavlje 2
Računarska memorija
ROM (read-only memory)
 Informacije se memorišu permanentno
 Po pravilu se u ovu memoriju upisuju startup
instrukcije i drugi permanentni podaci
CMOS (complementary metal oxide
semiconductor)
 Posebna vrsta RAM-a niske energetske potrošnje
Fleš memorije
 Koriste se u telefonima, pejdžerima, prenosivim
računarima, PDA i td.
 Moguć je višestruki upis
Slide 21
Brzina
CPU
registri
Cache
RAM
Kapacitet
Poglavlje 2
Hijerarhija kod memorija
Sekundarna memorija
Slide 22
Poglavlje 2
Računarska memorija
CPU Registri
Privremene lokacije za međurezultate i tekuće instrukcije
Keš memorija
Brza memorija između CPU i RAM-a, za podatke koje CPU
često traži ~ 1MB
RAM
Read/write memorija za prihvat podataka i instrukcija
programa koji se izvršava ~ 256MB
Sekundarna memorija
Masovna memorija sa podacima i programima ~ 120 GB
Deo ove mem može da se koristi za virtualnu memoriju
Slide 23
Poglavlje 2
Magistrale portovi i periferije
 Na matičnoj ploči računara (motherboard) informacije se
prenose između pojedinih komponenti preko skupa veza koje se
zovu sistemska magistrala (system buses, ili samo buses)
Slide 24
Poglavlje 2
Magistrale
CPU
PRIMARY
STORAGE
DATA BUS
ADDRESS BUS
CONTROL BUS
INPUT
OUTPUT
SECONDARY
DEVICES
DEVICES
STORAGE
Slide 25
Poglavlje 2
Magistrale portovi i periferije
Magistrale
 Tipično imaju 32 ili 64 veze
 Povezuju memorijske jedinice
 Povezuju proširive slotove
 Povezuju spoljašnje magistrale i
portove
Slotovi i portovi
 Olakšavaju jednostavno povezivanje
spoljašnjih uredjaja, koji se često
nazivaju i periferijske jedinice
Slide 26
Poglavlje 2
Otkrivanje budućnosti
 Nova laserska tehnologija nazvana
(EUVL - Extreme Ultraviolet
Lithography ) će radikalno povećati
performanse i smanjiti dimenzije
čipova
 Superprovodnici koji provode
elektricitet bez zagrevanja će povećati
brzinu računara za dva reda veličine
 U optičkim računarima se signali
prenose svetlošću a ne električnim
impulsima
The only thing that has
consistently grown faster than
hardware in the last 40 years is
human expectation.
—Bjarne Stroustrup, AT&T Bell
Labs, designer of the C++
programming language
Slide 27
Poglavlje 2
Rezime poglavlja 2
 Računari manipulišu sekvencama bitabinarnim reprezentima informacija
 CPU izvršava programske instrukcije
koje su takodje sekvence bita, obavljajući
računske i logičke operacije kojima se
ulazni podaci transformišu u izlazne
 Nisu sve CPU međusobno kompatibilne
The great Information Age is really
an explosion of non-information;
it is an explosion of data. To deal
with the increasing onslaught of
data, it is imperative to distinguish
between the two; information is
that which leads to understanding.
—Richard Saul Wurman, in
Information Anxiety
Slide 28
Poglavlje 2
Rezime poglavlja 2
 CPU koristi:
 RAM (random access memory) kao privremenu memoriju za
instrukcije i podatke
 ROM (read-only memory), sadrži nepromenljive informacije koje služe
kao referentni materijal za CPU u toku izvršavanja programskih
instrukcija
 CPU i glavna memorija su smešteni u silikonske čipove na
matičnoj ploči
Slide 29