Architektura systemów komputerowych zima 2013

1. Architektura systemów komputerowychzima 2013 Wykład 1 (cz. a) Wprowadzenie dr inż. Wojciech Bieniecki Instytut Nauk Ekonomicznych i Informatyki http://wbieniec.kis.p.lodz.pl/pwsz

2. Warunki zaliczenia Ćwiczenia: • Obecność i aktywność na zajęciach • Sprawdzian pisemny – zadania rachunkowe Wykład: - Test wielokrotnego wyboru + zadania otwarte o krótkiej odpowiedzi.

3. Czym jest informatyka? „Informatyka zajmuje się całokształtem przechowywania, przesyłania, przetwarzania i interpretowania informacji. Wyróżnia się w niej dwa działy, dotyczące sprzętu i oprogramowania”. /Encyklopedia/

4. Czym jest informatyka Informatyka (ang. computer science) dziedzina nauki i techniki zajmująca się gromadzeniem, przetwarzaniem i wykorzystywaniem informacji. W języku polskim termin informatyka zaproponował w 1968 r. prof. Romuald Marczyński na konferencji poświęconej „maszynom matematycznym” wzorem nazwy były francuskie informatique i niemieckie Informatik • Informatykę można rozpatrywać jako: • samodzielną dyscyplinę naukową • narzędzie wykorzystywane przez inne nauki • gałąź techniki • przemysł wytwarzający sprzęt i oprogramowanie

5. Definicja architektury komputera Architektura komputera zdefiniowana jest poprzez atrybuty komputera widoczne dla programisty piszącego program w języku maszynowym. Ta definicja obejmuje listę instrukcji, format instrukcji, kody operacji, tryby adresowania, oraz wszystkie rejestry i lokacje pamięci, które mogą być bezpośrednio modyfikowane przez program napisany w języku maszynowym. Implementacja jest zdefiniowana poprzez rzeczywistą strukturę sprzętu, organizację układów logicznych i organizację dróg przepływu danych. G.M. Amdhal, G.A. Blaaw, F.P. Brooks „Architecture of the IBM System/360”, IBM Journal of Research and Development, vol.8 no.2 1964, pp.87-101

6. Architektura i organizacja Architektura komputera opisuje te atrybuty systemu, które widziane są dla programisty lista rozkazów liczba bitów wykorzystywanych do prezentacji różnych typów danych mechanizmy we/wy, metody adresowania pamięci Organizacja komputera odnosi się do jednostek operacyjnych i ich połączeń rozwiązań sprzętowych niewidzialnych dla programisty takich, jak sygnały sterujące, interfejsy między komputerem a urządzeniami peryferyjnymi oraz wykorzystywana technologia pamięci operacyjnych i ich połączeń.

7. Architektura i organizacja Architektura może przeżyć wiele lat, organizacja zmienia się wraz z technologią Rodzina Intel x86 ma tą samą architekturę System/370 IBM ma tą samą architekturę Zmiany technologii nie tylko wpływają na organizację, ale także umożliwiają budowanie komputerów o potężniejszej i bogatszej architekturze

8. Architektura Na architekturę wpływ mają: uwarunkowania historyczne technologia języki programowania systemy operacyjne aplikacje

9. Architektura • spójność – możliwość rekonstrukcji na podstawie nie pełnej specyfikacji. W szczególności rozkazy powinny mieć taką samą strukturę kodu, używać takich samych typów i formatów danych. Jednakowe dla wszystkich rozkazów powinny być reguły zaokrąglania wyniku, reakcji na błędny argument, reguły obsługi wyjątków Cechy przejrzystej architektury: • ortogonalność – niezależna (rozłączna) specyfikacja funkcji zaliczanych do odrębnych klas

10. Architektura • trafność – specyfikacja i implementacja tylko tych funkcji które są logicznie spójne z definicją architektury. Przejawami trafności są: Cechy przejrzystej architektury: Ekonomiczność – wyeliminowanie funkcji logicznie niespójnych Przeźroczystość – oddzielenie architektury od organizacji ogólność – pełny zakres działania specyfikowanych funkcji, wyznaczonych tylko ich dziedziną i nie ograniczony aspektami organizacyjnymi. Cechami ogólności są: Kompletność – funkcjonalna pełność w obrębie klas funkcji, której ubocznym skutkiem jest nieoszczędne wykorzystanie przestrzeni kodowej Otwartość – możliwość rozwoju w ramach architektury

11. Struktura i działanie Struktura to sposób wzajemnego powiązania składników Funkcje określają działanie poszczególnych składników jako części struktury

12. Działanie Podstawowe funkcje, które realizuje komputer: przetwarzanie danych przechowywanie danych przenoszenie danych sterowanie

13. Przegląd funkcji Obraz funkcjonalny komputera

14. Operacje które może realizować komputer Przenoszenie danych od jednego urządzenia peryferyjnego ( linii transmisyjnej ) do drugiego

15. Operacje które może realizować komputer Przechowywanie danych dane przenoszone z urządzenia do komputera i odwrotnie (np. Internet)

16. Operacje które może realizować komputer Przetwarzanie zarchiwizowanych danych • Obróbka danych z pomiarów

17. Operacje które może realizować komputer Przetwarzanie danych • będących w drodze między miejscem przechowywania a otoczeniem (np. drukowanie rachunków bankowych)

18. Struktura komputera