Kompiuteriu architektura ir operacines sistemos

1. Kompiuteriu architektura ir operacines sistemos Doc. Stasys Maciulevicius Kompiuteriu katedra stasys@ecdl.lt stama@ifko.ktu.lt

2. 2007 ?S.Maciulevicius 2 A�tuntosios paskaitos santrauka Duomenu perdavimo operacijos Magistrales Magistrales arbitra�as Magnetiniu disku sasajos Pertrauktys, ju apdorojimas Pertraukciu konrtoleris

3. 2007 ?S.Maciulevicius 3 Devintosios paskaitos turinys Ivesties ir i�vesties problemos Programa valdomiduomenu mainai Tiesioginiai duomenu mainai Ne�iojami kompiuteriai Ne�iojamu kompiuteriu klases Ne�iojamo kompiuterio maitinimas

4. 2007 ?S.Maciulevicius 4 Ivesties ir i�vesties problemos Galimybe prijungti ivairius PI Lygiagretus ivesties ir i�vesties sistemos darbas su procesoriumi Maksimaliai supaprastintas ivesties ir i�vesties procesu programavimas Reakcija i ivairias kritines situacijas bei i�kilusias problemas

5. 2007 ?S.Maciulevicius 5 Problemu sprendimo keliai PI moduli�kumas (konstruktyvus i�baigtumas, paprastas prijungimas) Unifikuoti duomenu formatai Unifikuota sasaja (interfeisas) Unifikuoti komandu formatai ir tipai

6. 2007 ?S.Maciulevicius 6 Periferiniu itaisu darbo sparta

7. 2007 ?S.Maciulevicius 7 Kompiuteris ir jo I/O itaisai

8. 2007 ?S.Maciulevicius 8 Periferinio itaiso kontroleriofunkcijos valdymas ir sinchronizavimas ry�is su CPU ry�is su periferiniu itaisu adreso atpa�inimas komandu dekodavimas informacijos apie busena pateikimas duomenu perdavimas duomenu buferizavimas klaidu kontrole

9. 2007 ?S.Maciulevicius 9 Periferiniu itaisu adresavimas ir I/O komandos a) atskiros adresu sritys (PDP) b) persidengiancios adresu sritys Komandos: a) move - universali (ir kreipiantis i atminti, ir i PI) b) load/store - kreipiantis i atminti, in/out - kreipiantis i PI

10. 2007 ?S.Maciulevicius 10 Programa valdomiduomenu mainai a) besalyginiai mainai b) salyginiai mainai

11. 2007 ?S.Maciulevicius 11 Programa valdomiduomenu mainai c) mainai pagal pertraukties signala

12. 2007 ?S.Maciulevicius 12 Prievadai (portai) Ivesties prievadas � bet koks duomenu �altinis, kuris gali buti i�rinktas vykdant ivesties komanda. I�vesties prievadas � bet koks duomenu imtuvas, kuris gali buti i�rinktas vykdant i�vesties komanda. Prievadai adresuojami per adreso magistrale (ar jos dali).

13. 2007 ?S.Maciulevicius 13 Tiesioginiu mainu su atmintimi kanalas (8237A)

14. 2007 ?S.Maciulevicius 14 Registrai ir darbo re�imai Registrai: CR � Command Register CAR � Current Address Register SR � Status Register BAR � Basic Address Register SR � Request Register CWR � Current WordCount Reg. MASK � Mask Register WCR � Basic WordCount Reg. Darbo re�imai: laukimo ciklai (Idle Cycle) pavienio perdavimo re�imas (Single Tansfer Mode) bloku perdavimo re�imas (Block Tansfer Mode) perdavimo pagal pareikalavima re�imas (Demand Tansfer Mode) kaskadinio jungimo re�imas (Cascade Mode)

15. 2007 ?S.Maciulevicius 15 Tiesioginiai duomenu mainai

16. 2007 ?S.Maciulevicius 16 Prad�ia The First Laptop Computer - Osborne 1�The computer considered by most historians to be the first true portable computer was the Osborne 1. Adam Osborne, an ex-book publisher founded Osborne Computer and produced the Osborne 1 in 1981, a portable computer that weighed 24 pounds and cost $1795. The Osborne 1 came with a five-inch screen, modem port, two 5 1/4 floppy drives, a large collection of bundled software programs, and a battery pack.

17. 2007 ?S.Maciulevicius 17 Prad�ia - Osborne 1

18. 2007 ?S.Maciulevicius 18 Prad�ia 1995 metais mobiliems kompiuteriams tinkamas Intel procesorius dirbo 75 MHz da�niu (1996 m. pasieke 150 MHz). �is procesorius turejo korpusa, sukrta �ilumos i�sklaidymui palengvinti. Procesoriuje panaudota itampos ma�inimo technologija (Voltage Reduction Technology), kai branduolys dirbo 2,9V itampa, o i�oreje esntys komponentai � 3,3 V, prailginanti baterijos darba.

19. 2007 ?S.Maciulevicius 19 www.toshiba.lt apie tai Dar visai neseniai ne�iojamus kompiuterius naudojo tik klestintys verslininkai. Ne�iojamu kompiuteriu privalumai ir nauda versle yra ai�kus ir negincytini. Taciau dabar vis daugiau namu vartotoju vietoj tradicinio stalinio kompiuterio ry�tasi isigyti ne�iojama kompiuteri. Pateiksime argumentus u� ir prie� ne�iojama kompiuteri namu vartotojui.

20. 2007 ?S.Maciulevicius 20 ++ Galimybe dirbti bet kur ir bet kada Kompiuterio mobilumas reikalingas ne tik da�nai keliaujantiems vartotojams. Netgi dirbant namu salygomis, tai yra labai patogu. Toli gra�u ne kiekvienas i� musu turi savo atskira darbini kambari, tad kompiuterio mobilumas labai pravercia net nei�einant i� namu. Vasara ne�iojamas kompiuteris leis Jums neatsisakyti i�vykos su �eima i soda ar sodyba net jei turite daug darbo.�Ne�iojamas kompiuteris�atostogu ir kelioniu metu pades palaikyti ry�i su artimaisiais; kelioneje automobiliu naudodami kompiuterini �emelapi galesite be klaidu orientuotis bet kurioje Europos ar Amerikos vietoveje.

21. 2007 ?S.Maciulevicius 21 ++ Vietos taupymas Stalinis kompiuteris, priklausomai nuo darbo vietos organizavimo, u�ima 1-2 kv. metrus. Tuo tarpu�ne�iojamas kompiuteris �beveik visai neu�ima vietos. Kai su juo nedirbate, paprasciausiai padedate ji i lentyna, kur jis u�ims vietos ne daugiau nei enciklopedija. O kiek kainuoja 2 kv. metrai gyvenamojo ploto dideliame mieste? � ko gero ne pigiau, negu pats ne�iojamas kompiuteris

22. 2007 ?S.Maciulevicius 22 ++ Funkcionalumas Savo funkcionalumu �iuolaikiniai ne�iojami kompiuteriai�neatsilieka nuo staliniu kompiuteriu. Daugumoje ne�iojamu kompiuteriu yra visi reikalingi irenginiai: modemas, tinklo plok�te, CD-ROM ar DVD-ROM irenginys, garso plok�te ir koloneles. 14� arba 15� ekrano istri�aine yra visi�kai pakankama daugumai darbu nuveikti. Dar visai neseniai visi mes dirbome su stacionariais 14-15� istri�aines monitoriais ir tai buvo visi�kai normalu.

23. 2007 ?S.Maciulevicius 23 ++ Presti�as �moniu samone atsilieka nuo rinkos realiju. Nors ne�iojamo kompiuterio�kaina palyginti nedaug skiriasi nuo stacionaraus kompiuterio, taciau ne�iojamas kompiuteris�laikomas profesines ir finansines sekmes simboliu.

24. 2007 ?S.Maciulevicius 24 ++ Kaina Jei planuojate isigyti stacionaru kompiuteri su LCD monitoriumi, toks komplektas geriausiu atveju Jums kainuos apie 3500 Lt. Tuo tarpu ne�iojamu kompiuteriu�(visu ju ekranai yra LCD tipo) kainos prasideda nuo 4500 Lt. Skirtumas ne toks jau ir didelis.

25. 2007 ?S.Maciulevicius 25 -- Ekranas Nors dar visai neseniai 14-15� istri�aines monitoriai dominavo rinkoje, taciau dabar daugelis kompiuteriu vartotoju priprato dirbti su 17� monitoriais ir daliai ju gri�imas prie ma�esnio monitoriaus gali buti gana nemalonus. Dizainerio, architekto ar u�kietejusio �aidejo ne u� ka nepasodinsi prie ma�esnes nei 17� istri�aines monitoriaus. O ne�iojamo kompiuterio�ekrano istri�aine nebuna didesne nei 15 coliu.

26. 2007 ?S.Maciulevicius 26 -- Kaina Ne�iojamo kompiuterio�kaina priarteja prie stacionaraus kompiuterio kainos tik tuo atveju, kai kalbama apie galinga stalini kompiuteri su LCD monitoriumi. Kukliausia stalini kompiuteri su monitoriumi galima isigyti ma�daug u� 1500 Lt. ir tai bus 2-3 kartus pigiau, negu pigiausias ne�iojamas kompiuteris. Ne�iojamo kompiuterio�modernizavimas taip pat bus gerokai brangesnis. Pvz., ne�iojamo kompiuterio RAM i�pletimas papildomais 128 MB kainuos ma�daug 4 kartus brangiau, negu stalinio (apie 100 ir 400 Lt.).

27. 2007 ?S.Maciulevicius 27 -- Remontas Jei apipilsite stalinio kompiuterio klaviatura kava ar Coca Cola, Jums pakaks nusipirkti nauja klaviatura u� 30-40 lt. Jei pana�i beda atsitiks su ne�iojamu kompiuteriu, skystis gali sugadinti vidinius kompiuterio komponentus, ir remontas gali buti i� tiesu brangus. Ne�iojamam kompiuteriui sugedus po garantinio laikotarpio, remonto kaina kai kuriais atvejais gali siekti iki puses kompiuterio kainos.

28. 2007 ?S.Maciulevicius 28 -- Garantija Ne�iojamu kompiuteriu�garantines prie�iuros laikotarpis yra 1 arba 3 metai. Pigesniuju modeliu garantija tradici�kai yra 1 metai. Jei norite i�vengti nemaloniu netiketumu, rekomenduojame isigyti garantijos pratesima iki 3 metu. Ne�iojamo kompiuterio�kaina del to i�augs dar 500-700 litu, priklausomai nuo to, kokio gamintojo preke pasirinksite.

29. 2007 ?S.Maciulevicius 29 -- Vagystes Ne�iojamo kompiuterio�mobilumas turi ir blogaja savo puse � nusikalteliui ji kur kas lengviau pavogti ar atimti, negu stacionaru kompiuteri.

30. 2007 ?S.Maciulevicius 30 Ne�iojamu kompiuteriu klases All-In-One (viskas viename). Tai tokie ne�iojami kompiuteriai, kuriu korpuse yra visos priemones, reikalingos visaverciam darbui, iskaitant standuji diska, CD-ROM (DVD), diskeli. Toks kompiuteris paprastai pasi�ymi pagerintomis multimedijos galimybemis. Sveria apie 3 kg. Ekrano istri�aine � 12-15 coliu. + Visi itaisai po ranka, atskirai ne�iotis nieko nereikia. - Papildomi ar naujesni itaisai gali buti tik i�oriniai.

31. 2007 ?S.Maciulevicius 31 Ne�iojamu kompiuteriu klases Ploni ir lengvi (ultraportatyvus). Sveria apie 1-2 kg. Ekrano istri�aine � 8-13 coliu. Storis - 2,5-3 cm. + Ma�i gabaritai ir svoris, esant neblogam na�umui. - Nepakankamai galingas procesorius. - Kai kurie neturi CD-ROM (DVD).

32. 2007 ?S.Maciulevicius 32 Ne�iojamu kompiuteriu klases Moduliniai. Sveria apie 3 kg. Ekrano istri�aine � 13-15 coliu. Ju esminis bruo�as � turi universalu skyriu, i kuri galima istatyti norima i�orini kaupikli (CD-ROM, DVD, FDD, CD-RW, ...) ar papildomas baterijas. + Nedidelis svoris, galima keisti konfiguracija, padidinti autonominio darbo trukme. - Minetus itaisus reikia ne�iotis atskirai.

33. 2007 ?S.Maciulevicius 33 Ne�iojamo kompiuterio pasirinkimas Kompiuterio kaina Kompiuterio svoris Displejaus dydis ir tipas Na�umas Bateriju darbo laikas Jungimasis prie tinklo

34. 2007 ?S.Maciulevicius 34 Ne�iojamo kompiuterio kaina 2005 m. Sonex siule tokius ne�iojamus kompiuterius (http://www.sonex.lt/kainos/index.asp?group=36): ACER ne�. komp. TravelMate 2353NLC CM1.5GHz, 15"XGA, 256MB, 40GB, DVD/CD-RW, 4-cell batery, LINUX - 2.499,00 Lt ASUS ne�. komp. W1S00Na 15.4"WSXGA+ 745D 1.8Ghz, 512MB, 80GB, XPP, DLx8 DVD+/-RW, Gb-e LAN, WLAN 802.11g, ATI-M R9600 PRO 64MB, TV tuner, dist.vald - 7.373,82 Lt

35. 2007 ?S.Maciulevicius 35 Ne�iojamo kompiuterio svoris Tai gana svarbus parametras renkantis ne�iojamaji kompiuteri. Ma�iausia svori turi ploni ir lengvi (ultraportatyvus) kompiuteriai - apie 1-2 kg. Atminkite, kad analogi�kos konfiguracijos �paprasti� ne�iojamieji kompiuteriai kainuoja apie 15-20% ma�iau.

36. 2007 ?S.Maciulevicius 36 Ne�iojamo kompiuterio ekranas Aktyvios matricos pasi�ymi geresniu vaizdo kontrastu ir ry�kumu, ma�esne inercija. Vienok jos kainuoja apie 30% daugiau nei pasyviosios. Dabar rinkoje randame 8.4, 10.4, 11.3, 12.1, 13.3, 14.1 ir 15 coliu matricas. Jei dirbate su ra�tines programomis ar duomenu bazemis, Jums pakaks 12.1 ar 13.3 coliu matricos. Jei dirbate su grafikos programomis ar pateiktimis, �iurite filmus -Jums reiketu 14.1 ir 15 coliu matricos.

37. 2007 ?S.Maciulevicius 37 Procesorius ir atmintis Ivertine finansinius i�teklius, rinkites galimai didesnio da�nio procesoriu. Taip yra todel, kad procesorius � konservatyviausias kompiuterio komponentas. Atnaujinti kompiuteri keiciant procesoriu yra pernelyg brangu arba net neimanoma. Ai�ku, kad turetu buti galimai didesnes talpos atmintis. Taip yra todel, kad procesorius � konservatyviausias kompiuterio komponentas.

38. 2007 ?S.Maciulevicius 38 Ne�iojamo kompiuterio baterijos Beda, kad jos nera ilgaam�es. Teisingai eksploatuojant, NiMH/Li-ION bateriju am�ius - nuo 400/500 iki 500/600 pilno ikrovimo-i�krovimo ciklu. Tai atitinka 1-2 darbo metus. Pakeisti baterijas gana brangu. Savaiminis i�sikrovimas buna nuo 6 iki 20% per menesi.

39. 2007 ?S.Maciulevicius 39 Kompiuterio energijos sanaudos Reikalinga energija tiesiogiai priklauso nuo da�nio ir kvadratine priklausomybe � nuo itampos: Energija = ? ? Bendra talpa ? Da�nis ? Itampa2 (? - aktyvumo daugiklis) Taigi, keiciant da�ni ir itampa, galima gauti kubine priklausomybe

40. 2007 ?S.Maciulevicius 40 Ne�iojamo kompiuterio maitinimas Neretai dirbant kompiuteriu susidaro tokios situacijos, kai procesorius buna ma�ai apkrautas, pavyzd�iui: vartotojui ka�kas paskambino telefonu, kai jis redagavo dokumenta; vartotojas atid�iai skaito kompiuterio ekrane dokumenta; Tokiu atveju kompiuteris galetu �pailseti�, ir visi�kai pakaktu, kad kompiuteris griebtusi darbo visu pajegumu, atgydamas per kelias milisekundes. Todel visi �iuolaikiniu kompiuteriu ir procesoriu gamintoju idiegia ivairias priemones kompiuterio sunaudojamai energijai taupyti.

41. 2007 ?S.Maciulevicius 41 Ne�iojamo kompiuterio maitinimas Dar Intel 486SL procesoriuje buvo idetos schemos, skirtos maitinimui valdyti (Power Management). Veliau �ios schemos tapo butina visu Intel (ir kitu firmu) mobiliuju procesoriu dalimi. Maitinimo optimizavimo savybe vadinama System Management Mode (SMM)� sistemos valdymo re�imu. SMM scemos integruotos procesoriaus kristale ir valdo procesoriaus naudojama galia priklausomai nuo jo aktyvumo laipsnio. SMM nustato, kada turi buti suma�intas procesoriaus maitinimas, kaip jis i�jungiamas.

42. 2007 ?S.Maciulevicius 42 OS palaikymas

43. 2007 ?S.Maciulevicius 43 Kas naudoja energija?

44. 2007 ?S.Maciulevicius 44 SpeedStep technologija Intel SpeedStep (Geyserville) technologija skirta mobiliesiems kompiuteriams, kuriems svarbu taupiai naudoti baterijos energija. �ios technologijos procesoriai gali dirbti dviem re�imais � ekonomi�ku (Battery Optimised mode), kai kompiuteris energija gauna i� baterijos, ir iprastu (Maximum Performance mode), kai jis maitinamas i� elektros tinklo. Pastaruoju atveju procesorius dirba maksimalia sparta, o dirbant ekonomi�ku re�imu procesoriaus da�nis ir maitinimo itampa suma�inami, siekiant taupiai naudoti baterijos energija.

45. 2007 ?S.Maciulevicius 45 SpeedStep technologija Perjungimas i� ekonomi�ko re�imo prie iprasto vyksta automati�kai, kai kompiuteris ijuniamas i elektros tinkla. Tai trunka 1/2000 s. Perjungimas i� ekonomi�ko re�imo prie iprasto gali buti atliktas (priverstinai) ir maitinant i� baterijos. Pavyzd�iui, nustatyta, kad maksimaliu da�niu (650 MHz) dirbantis Pentium III mobilusis procesorius (maitinamas 1,6 V itampa) suvartoja 14,4 W, o suma�inus da�ni iki 500 MHz ir itampa iki 1,35 V � tik 7,9 W.

46. 2007 ?S.Maciulevicius 46 SpeedStep technologija Kad SpeedStep technologija dirbtu, reikia: Tureti Mobile Pentium procesoriu su Intel SpeedStep� technologija. Tureti valdymo schemu rinkini, BIOS, itampos reguliatoriu ir operacine sistema, kuri palaiko SpeedStep� technologija. Tureti Intel SpeedStep� technologijos tvarkykle.

47. 2007 ?S.Maciulevicius 47 Enhanced SpeedStep technologija Enhanced SpeedStep technologija (Centrino) skiriasi nuo paprastos: Itampa dinami�kai keiciama gana placiose ribose (pvz., nuo 0.9V iki 1.5V). Keitimo gai�tis - apie 100�s. Reakcijos laikas - apie 10-15�s. Mechanizmas i� valdymo schemu rinkinio perkeltas i procesoriu. Intel Enhanced SpeedStep� technologijoje ypayingas demesys atkreiptas i ivykiu (pertraukciu, ke�o sekimo) fiksavima keitimo metu.

48. 2007 ?S.Maciulevicius 48 AMD PowerNow! technologija �i technologija taip pat optimaliai i�naudoja akumuliatoriaus energija, dinami�kai keisdama darbo da�ni ir maitinimo itampa. PowerNow! technologija remiasi tuo, kad skirtingos programos reikalauja i� procesoriaus skirtingo na�umo. Pavyzd�iui, tekstu tvarkymui reikia ma�esnio na�umo, nei paveikslu redagavimui ar kai kurioms kitoms multimedijos programoms. Papildoma nauda � sistema dirba tyliau ir ma�iau kaista.

49. 2007 ?S.Maciulevicius 49 PowerNow!

50. 2007 ?S.Maciulevicius 50 PowerNow! Da�nio keitimas

51. 2007 ?S.Maciulevicius 51 Re�imas ir sparta

52. 2007 ?S.Maciulevicius 52 Programos ir baterijos darbo laikas

53. 2007 ?S.Maciulevicius 53 LongRun technologija Dar viena technologija, optimaliai i�naudojanti akumuliatoriaus energija, � Transmetos LongRun technologija. �ios technologijos procesoriai gali dinami�kai keisti maitinimo itampa ir da�ni. Technologija ivertina procesoriaus na�umo poreikius, vykdant turimas u�duotis.

54. 2007 ?S.Maciulevicius 54 LongRun technologija

55. 2007 ?S.Maciulevicius 55 LongRun2 technologija 2003 metais Transmeta pristate pagerinta technologija, optimaliai i�naudojancia akumuliatoriaus energija, � LongRun2. �ios technologijos procesoriai gali ne tik dinami�kai keisti maitinimo itampa ir da�ni, bet ir programinemis priemonemis valdyti tranzistoriu nuotekio srove. Tai ypac aktualu tuomet, kai smarkiai suma�ejo technplogijos norma. LongRun2 panaudota Efficeon procesoriuje, ja ketina naudoti NEC, Sony (Cell procesoriuje).

56. 2007 ?S.Maciulevicius 56 Ka laimime (baterijos darbo laikas)

57. 2007 ?S.Maciulevicius 57 Intel Centrino Taip pavadinta Intel mobiliuju kompiuteriu technologija, kuria sudaro trys komponentai: Pentium-M procesorius, Intel 855 valdymo schemu rinkinys (chipset) Intel Pro/Wireless LAN adapteris.

58. 2007 ?S.Maciulevicius 58 Intel Sonoma Taip pavadinta antroji Intel mobiliuju kompiuteriu Centrino technologijos karta, pristatyta 2005 m. sausio men., kuria sudaro trys komponentai: Pentium-M procesorius, Intel Mobile 915 Express valdymo schemu rinkinys (chipset) Alviso, Intel belaid�iu tinklu Wi-Fi adapteris. Papildomai gali buti (bet nebutinai): Intel PROSet/Wireless Software v9.0, atsakinga u� nauju belaid�iu tinklu palaikyma, ir Antrasis skystuju kristalu ekranas Extended Mobile Access (EMA) tarnybinei informacijai rodyti

59. 2007 ?S.Maciulevicius 59 Intel Centrino palyginimas

60. 2007 ?S.Maciulevicius 60 Intel Centrino ateitis Manoma, kad �i Intel mobiliuju kompiuteriu technologija kuri laika sekmingai gyvuos, nes i ja ideta gana daug le�u. Matyt, po antrosios kartos bus ir trecia. Jau yra informacija, kad 2006 m. pirmojoje puseje pasirode informacija apie nauja mobilia platforma Napa, kuria sudaro: pirmasis mobilus dvieju branduoliu Intel procesorius Yonah, gaminamas naudojant 65 nm technologija, Intel valdymo schemu rinkinys Calistoga, Intel belaid�iu tinklu Wi-Fi adapteris Golan. Napa �ada padidinti na�uma apie 70%, o energijos sanaudas suma�inti apie 28%

61. 2007 ?S.Maciulevicius 61 Intel Centrino ateitis Intel 2007 metais �ada pristatyti mobilia platforma Santa Rosa. Jau yra informacija, kad 2008 m. pasirodys nauja mobili platforma Montevina kaip platformos Santa Rosa modernizacija