Transcript Struktira RS i Struktura hardvera

Osnovni pojmovi vezani za računarski sistem i
podela
 Računarski sistemi odnosno računari su elektronske mašine koje
obrađuju ulazne informacije (podatke ili naredbe) i iz njih proizvode
izlazne informacije (rezultate).
 Program je uređen niz naredbi kojima je definisan neki algoritam
obrade informacija-skup instrukcija za izvršenje neke obrade.
 Programiranje je postupak rešavanja nekog problema korak po korak,
gde je za svaki korak napisana odgovarajuća naredba.
 Programeri su ljudi koji pišu pragrame za računare u nekom od
programskih jezika (Pascal, C, C++, C #, Visual Basic, Java, Delfi . . ) 2
Podela računara je izvršena prema različitim kriterijumima, i to:
1.Prema nameni,
2.Prema broju korisnika, ili
3.Prema broju naredbi koje računar može da izvrši u jednom trenutku
Vrste računara prema nameni:
1.Računari opšte namene
2.Računari za specijalne namene
Prema broju korisnika računari se dele na:
1.Višekorisnički (mainframe based), centralni računar koji opslužuje sve korisnike
2.Jednokorisnički (PC based), svaki korisnik ima svoj računar i na njemu vrši
obradu svojih programa
Prema broju naredbi koje se izvrše u trenutku vremena računari se dele na:
1.Serijski ili SISD (Single Instruction Single Data) - mogu da izvrše jednu
naredbu nad samo jednim podatkom u memoriji.
2.Paralelni ili SIMD (Single Instruction Multiple Data ) - mogu da izvrše istu
naredbu nad većim brojem podataka u memoriji. Zovu se još i super računari.
3
Računarski sistem je samo mašina koja radi po određenom
programu, može se reći da se svaki računarski sistem sastoji
od dve komponente:
• Računarskog hardvera koji označava
fizičke uređaje računarskog sistema,
odnosno sve one delove koji čine
komponente i uređeje
• Računarskog softvera koji obuhvata
programe i podatke po kojima računar
radi.
4
Blok šema računara
Rad računara se odvija u tri etape:
1. Unošenje podataka
2. Izvršenje naredbi nad unetim
podacima prema programu koji je
prethodno unet u računar
3. Izlaz dobijenih rezultata iz računara
• Procesor i operativna memorija su obično smešteni na
matičnoj ploči na kojoj su povezani štampanim vezama
• U/I uređaji (ulazno/izlazni uređaji ) su periferijske jedinice
• Sa M je označena magistrala (bus) koja povezuje ova tri
modula
6
Funkcionalna šema računara
Linije crvene boje predstavljaju
put kontrolnih signala, dok su
linijama
zelene
boje
predstavljeni putevi podataka.
Tipičan računarski sistem sastoji se
od sledećih komponenata:
 Centralne (unutrašnje) memorije
 Aritmetičko logičke jedinice
 Kontrolne jedinice
 Jedinice spoljne memorije
 Ulaznih i izlaznih jedinica
Da bi računarski sistem mogao
da se koristi, pored hardvera
mora da poseduje i osnovni
program koji upravlja radom
računara (operativni sistem), kao
i skup drugih programa koji imaju
različite namene i omogućavaju
korisniku da nešto radi sa
računarom (aplikativni programi).
7
Centralna memorija
Računar obrađuje podatke izvršavajući naredbe date programom. Program i podaci
koji se obrađuju uskladišteni su u unutrašnjoj (centralnoj memoriji računara). Ova
memorija se sastoji od elektronskih kola, od kojih svako može da ima dva stanja,
koja se obično označavaju sa 0 i 1 (0-stanje kada u kolu nema struje, 1-stanje kada
u kolu ima struje). Zbog toga se ova kola zovu bit (skraćenica od binary digitbinarna cifra). Ovo se može uporediti sa sijalicom, kod koje bi stanje kada je
ugašena bilo označeno sa 0, a stanje kada je upaljena sa 1. Ako bi imali više sijalica
bilo bi više kombinacija 0 i 1 koje bi označavale neku informaciju po unapred
utvrđenom kodu. Primer:
1 sijalica – 2 informacije, tj. 21 informacija
 2 sijalice – 4 informacije, tj. 22 informacija
 3 sijalice – 8 informacija, tj. 23 informacija
 Elektronsko kolo koje ima dva stanja može da zapamti
informaciju da ili ne (jedan bit).
 Bitovi se u memoriji računara udružuju u grupe
(registre), koji su dužine 8 bita. Ovakva grupa se zove
bajt (byte).
8
 Stanje svakog bita je signal za računar i 8 bita može imati 256 (28) različitih
kombinacija nula i jedinica. Koja kombinacija predstavlja koji znak definiše se
tabelom koja se zove kod.
• ASCII kod -American Standard Code for Information
Interchange - što u prevodu znači: američki
standardni kod za razmenu informacija.
• UNICODE – koristi dva bajta (16 bita) za kodiranje
simbola 216 = 65536, koristi se za kodiranje skupa
simbola koji sadrži slova svih jezika.
 Za numeričke podatke važe drugačije šeme skladištenja, kod kojih se povezuje
4 ili 8 bajtova zajedno. Svaka grupa bitova (bajt) u memoriji ima svoju adresu,
koja se koristi prilikom uskladištenja podataka ili njihovog očitavanja. Računar
ima elektronska kola kojima se unosi ili očitava sadržaj pojedinih adresa u
memoriji. Prilikom očitavanja sadržaja neke adrese pravi se kopija sadržaja, a
sadržaj adrese se ne menja.
9
Memorija PC računara sastoji se od osmobitnih registara. To je deo računara
u kome se u toku rada nalaze programi kojim računar vrši obradu podataka,
podaci koji se obrađuju, međurezultati i rezultati obrade. Sastoji se od niza
adresibilnih ćelija koje su direktno dostupne. Unapred određena informacija
može se upisati u određenu ćeliju. Sadržaj ćelije se može pročitati u svakom
trenutku.
Memorija je sačinjena od skupa "pregradaka" ili lokacija. Na svaku lokaciju
može se smestiti određena količina podataka, kao što se na police u magacinu
može smestiti određena količina rezervnih delova. Koliko lokacija ima bitova
zavisi od snage i veličine računara. Broj bitova može biti 8, 16, 24, 32, 64, 128
ili čak 256.
Svaka lokacija ima adresu, tako da se
podaci na tu adresu (lokaciju) mogu
lako poslati ili odatle uzeti.
Lokacije i adrese u memoriji računara
10
Kapacitet memorije računara izražava se brojem bajtova koje
računar ima.
1 KB = 1024 B = 210 B
1 MB = 1024 KB = 220 B
1 GB = 1024 MB = 230 B
1 TB = 1024 GB = 240 B
Pored grupisanja u registre po 8 bita, moguća su i grupisanja u
veće jedinice:
16 bita – polureč (halfword)
32 bita – reč (word)
Uvedene su i nove grupe od 64 i 128 bita.
11
Osnovni parametri (karakteristike) memorije su:
1.Kapacitet memorije (broj adresibilnih ćelija i njihova dužina)
2.Dužina adresabilne ćelije (broj bitova koji se smešta u nju)
3.Vreme pristupa (vreme koje protekne između zahteva memoriji za podatkom
i dobijanja podatka iz memorije. Izražava se u ns i stalno se smanjuje)
UNUTRAŠNJA (operativna) memorija
RAM (Random Access Memory) predstavlja najveći deo memorije u koju korisnik
može da upisuje sadržaj i da ga čita. U memoriji se za vreme rada računara nalaze
program i podaci sa kojima računar radi. U ovu memoriju mogu da se čitaju i upisuju
podaci. Po isključenju računara sadržaj ove memorije se gubi. To je memorija sa
slučajnim pristupom. Često se koristi i skraćenica RWM (Read Write Memory). RAM
memorija nije sastavni deo matične ploče.
ROM (Read Only Memory) predstavlja statički deo 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 primer, za instrukcije za pokretanje računara pri
uključivanju. To je BIOS.
12
Jedinice spoljne memorije
Jedinice spoljne memorije služe za čuvanje programa i podataka kada
računar nije u upotrebi. Kada se koristi program, po kome radi i svi
podaci koje računar obrađuje nalaze se u unutrašnjoj memoriji ili kroz
nju prolaze. Međutim, i za vreme rada računara, delovi programa i
podaci koji trenutno nisu potrebni, privremeno se skladište na
jedinicama spoljne memorije, kojih ima dva tipa:
1.Sa direktnim pristupom
2.Sa sekvencijalnim pristupom
Memorija sa direktnim pristupom je
magnetni disk. On se realizuje u obliku
hard diska lil memorijskih kartica
13
Memorija sa sekvencijalnim pristupom je magnetna traka. Kod savremenih
računara ona se realizuje u obliku kaseta različitih veličina i ne koristi se
aktivno, nego samo za arhiviranje programa i podataka. Razvojem CD i DVD
okruženja kao medija za zapisivanje podataka i njihovim korišćenjem za
arhiviranje, magnetne trake se gotovo više ne koriste.
Optički mediji se očitavaju vrlo tankim i precizno usemerenim laserskim
zrakom. Postoje dve vrste medija:
1.CD
2.DVD
14
Aritmetičko-logička jedinica
Aritmetičko-logička jedinica sastoji se od registara i elektronskih kola potrebnih za
izvođenje aritmetičkih operacija – sabiranja, oduzimanja, množenja i deljenja i
logičkih operacija – upoređivanja dve vrednosti da bi se odredila veća i
određivanja da li je izraz istinit ili nije. U početku su ove operacije izvođene sa
celim brojevima, dok su operacije s realnim brojevima izvođene softverski.
Aritmetičko–logička jedinica ima posebnu jedinicu za izvođenje operacija s
realnim brojevima i izračunavanje trigonometrijskih i drugih funkcija (floating
point processor).
Kontrolna jedinica
Kontrolna jedinica je koordinator rada celokupnog računarskog sistema.
1.Ona kontroliše izvršavanje programa
2. uzima instrukcije iz memorije i prepoznaje ih, dekodira i naređuje odgovarajuće
akcije drugim jedinicama
3.započinje operacije ulazno–izlaznih jedinica i prenosi podatke u centralnu
memoriju i iz nje
Kod savremenih računara sastoji se od skupa čipova kojima se kontroliše i koordinira
15
rad celokupnog sistema.
Procesor
Procesor (Cental Processing Unit- CPU) definiše tip računara. Predstavlja
srce računara, u njemu se realizuju sve računske i logičke operacije i
izvršavaju komande koje su zadate programom. CPU direktno utiče na
performanse računara tako da treba obratiti pažnju prilikom njegovog izbora
kako bi zadovoljio vaše potrebe. Proizvođači CPU su AMD i Intel.
Osnovne karakteristike
procesora su:
 Brzina procesora
 Dužina procesorske
reči
 Radni takt
 Keš memorija
Blok šema procesora
16
• Brzina procesora se izražava u milionima operacija koje procesor može da
obradi u jednoj sekundi-MIPS-ovima (Milion Instruction Per Second) ili
MFLOPS –ima (Milion Floating Point Orerations Per Second)
• Podaci su uskladišteni u računaru u registrima koji se sastoje od određenog
broja bitova. Važećim standardima određeno je da dužina registra mora da bude
stepen broja 2 (23, 24, 25, 26, 27 odnosno 8, 16, 32, 64 i 128 bita). Dužina
procesorske reči je broj bitova koji se jednovremeno prenosi i obrađuje unutar
procesora.
• Radni takt je frekvencija rada procesora - broj računskih ciklusa koje CPU izvrši
u jednoj sekundi. To je učestanost impulsa koje generiše sat (clock) - specijalno
elektronsko kolo kojim se iniciraju operacije procesora. Meri se u MHz ili GHz.
Radni takt današnjih procesora je nekoliko GHz.
• Keš memorija je brza memorija koja privremeno skladišti instrukcije koje
trebaju procesoru omogućavajući mu da pristupi tim instrukcijama brže nego da
dolaze iz radne memorije (RAM). Keš memorija je super brza statička memorija
koja se nalazi “između” procesora i radne memorije, sa ciljem da ubrza pristup
često korišćenim informacijama. Kod modernih računara keš memorija se nalazi
unutar jezgra procesora i radi sa frekvencijom procesora.
17
Ulazne i izlazne jedinice
Za unošenje programa i podataka u
višekorisnički računar najčešće se koristi
terminal, koji se sastoji od ekrana i
tastature. Kod personalnih računara se
osim tastature kao ulazne jedinice koriste i
miš, digitajzer (grafički tablet), kao i razni
drugi specijalizovani uređaji (skener,
digitalni fotoaparat, čitač bar – koda, itd.).
Najčešća izlazna jedinica je monitor (kod PC
računara)
ili
ekran
terminala
(kod
višekorisničkih računara). Sem monitora kao
izlazne jedinice koristi se i štampač, zvučnici,
automatski crtač (ploter)...
18