Struktura racunara

1. Strukturaracunara Autor: MarkoMišković

2. Uvodustruktururacunara • Postojivišedefinicijaračunara. Jednaodnjihdefinišeračunarkaoelektronsku,digitalnu,reprogramabilnumašinukojamožedaobavljalogičkomatematičkeoperacije, unos, obraduipamćenjepodataka. Elektronskaznačidaosnovgrađeračunaračineelektronskekomponente, digitalnadaobavljaoperacijesabrojevima (digit – broj), reprogramabilnaznačidaseredosledoperacijamožeprogramiratiimenjati. • StrukturadanašnjihračunarazasnovanajeuglavnomnaprincipimaFonNojmana, matematičarakojijejoš1945. godineopisaoraddigitalnogračunara. PremaFonNojmanuračunarsesastojiiztriosnovnadela (računarskejedinice):

3. Džon fon Nojman(život i dela) • Džon fonNojman(mađ.MargittaiNeumannJanosLajos; Budimpešta,28. decembar1903 — Vašington,8. februar1957) jebiomađarsko-američkimatematičarinaučnikkojijedaodoprinoskvantnojfizici, funkcionalnojanalizi, teorijiskupova, topologiji,informatici,ekonomiji, numeričkojanalizi, hidrodinamici,staticiimnogimdrugimmatematičkimpoljimakaojedanodistorijskiistaknutihmatematičara. • Joškaodetepokazivaojeizvanrednuinteligenciju. Sašestgodinajenapametdelioosmocifrenebrojeve. Pamtiojestranicetekstanaprvipogled. Smatrajugajednimodnajbriljantnijihljudidvadesetogveka, pajetakopoznatiekonomistaNikolasKaldorzaNojmanarekao: 'Nepobitno, onjebiobićenajbližegenijukojesamikadasreo'. • Biojenajstarijiodtribrata, sinadvokataMaksaNojmanakojijeradioubanci, iMargaretKan. Odrastaojeujevrejskojporodici. Sašestgodinamogaojedapodeliosmocifrenebrojevenapametidarazgovarasasvojimocemnastarogrčkomjeziku. Ranojepokazivaointeresovanjeizamatematiku, svojstvabrojevaizakonesvetakojigaokružuje. Kaoosmogodišnjaksavladaojeračunanje, asadvanaestgodinabiojenanivoupostdiplomacamatematike. Njegovo interesovanjenijebilosamozamatematiku, aizveštajionjemugovoredajesaosamgodinapročitaosve44 knjigesvetskeistorije.

4. Osnovnastrukturadanasnjihracunara • Strukturadanašnjihračunarazasnovanajeuglavnomna: • centralnoprocesorskajedinica • memorjskajedinica • ulozno-izlaznajedinica

5. Osnovnefuncijepojedinihračunarskihkomponenata Upravljačkajedinica Upravljačkajedinica • Upravljačkajedinica /ControlUnit UJ/ CU povezujesvekomponenteračunaraufunkcionalnucelinuiupravljanjihovimradom. UpravljačkajedinicabirapojedineuređajenaosnovuinstrukcijazadanihprekotastatureU/I kanalailiprogramauradnojmemoriji. CU instrukcije/naredbedobijaodaritmetičkologičkejedinice(ALU ArtimeticLogicUnit). ALU posredstvomupravljačkejediniceupravljaPROCESIMA, anaosnovuinstrukcijadobijenihodsistemskihilidrugihprogramailinekogdrugogulaznoguređaja. ALU iUJ zajednočinecentralnuupravljačkujedinicu (CentralProcessUnit-CPU).

6. Memorijskajedinica • Memorijskajednica – sastojiseodradnememorije(RAM), operativnememorije(ROM) itrajne (sopljašnje) memorije. Memorijaimazadatakdaprimaičuvapodatke. • Jedinice spoljne memorijeJedinice spoljne memorije se koriste za čuvanje programa i podataka kad računar nije uključen ili kada se oni trenutno ne koriste. Značajni parametri za izbor jedinica spoljne memorije su: • srednje vreme pristupa podacima ( merna jedinica mili sekunda-ms) • brzina prenosa podataka (merna jedinica Gbit/s) • kapacitet (merna jedinica GB-giga bajt ). • Jedinice spoljne memorije su: • -flopi disk-hard disk-cd • -dvd-USB fleš memorije-memorijske kartice

7. DisketaiHarddisk • Disketa spada u spoljašnju memoriju. Na njoj se skladište (snimaju) programi i podaci. Danas se retko koriste zbog malog kapaciteta ( 1.44 Mb ) i i male brzine prenosa podataka. Za korišćenje disketa u kućištu su ugrađene disketne jedinice koje imaju otvor sa prednje strane u koji se stavlja disketa. U računaru za disketne jedinice rezervisana su slova A: i B:Ove uređaje možemo naći samo na starim računarima. Da bi se disketa upotrebljavala prvo se mora pripremiti za čuvanje podataka i ovaj postupak se naziva formatiranje diskete. - See more at: http://studenti.rs/skripte/memorijske-jedinice/#sthash.Mt8tB7vj.dpuf • Disk je jedinica spoljne memorije. Na njemu su uskladišteni svi progeami i podaci koje koristimo u svakodnevnom radu. Kod diska se za uskladištenje podataka koriste metalne ploče koje su presvučene magnetnim slojem. To dozvoljava veću gustinu između staza. Povećana gustina i veći broj ploča povećava njihov kapacitet. Prvi diskovi imali su kapacitet 5 i 10 MB i vreme pristupa oko 35 ms, da bi se do danas kapacitet povećao do 700 GB, a vreme pristupa smanjilo na 7 ms. Upisno čitajuće glave lebde iznad ploča na vazdušnom jastuku dok se ploče okreću brzinom od 7200 obrtaja u minuti (rpm) i tako upisuju i čitaju podatke. Zbog svoje osetljivosti na spoljašnje uslove disk je zatvoren u metalno kućište. - See more at: http://studenti.rs/skripte/memorijske-jedinice/#sthash.Mt8tB7vj.dpu

8. Radnamemorija • Radnamemorijaomogućavaizvršavanjeprogramailitrenutnočuvanjerezultata. (Svakiprekidnapajanja– nestanakstrujeuzrokujebrisanjepodatakauradnojmemoriji.). RadnamemorijajeintegrisanauformielektronskihčipovaistandardnosenazivaRAM. Dabiseprogrammogaoizvršitionseuradnumemoriju ”upisuje” iztrajnememorije. Toznačikakosemenjajuzadaci, takoćesemenjatiiučitaniprogramiuradnojmemorijiilićesemenjatirezultatiradaprograma. ROM memorijajememorijakojasesamomožečitati, služizasmeštanjestalnih, nepromenljivihprogramaikonstanti.

9. Trajnamemorija • Trajnamemorijaimazadatakdatrajnočuvapodatkepotrebnezarad.Zbogvelikogkapacitetaponekadsetrajnamemorijanazivaimasovnamemorija(massstoragememory). Premanačinuizrade (tehnologiji) trajnememorijedelimona: magnetne (diskovi, harddisk), magnetno-optičke(CD, DVD). • Trajna memorija po svojoj nameni predstavlja SKLADIŠTE-BIBLIOTEKU svih vrsta programa ili podataka koje korisnik u radu koristi. Razvoj tehnologije i programske potpore ovog desetljeća izdvojio je magnetske i optičke sustave kao glavne nositelje za pravljenjepodataka. • Opšti zahtevi koji se postavljaju pred trajne memorije su: • 1.) Mogućnost upisivanja, brisanja i očitavanja, korisničkih programa (datoteka). • 2.) Brz pristup datotekama. 3.) Veliki kapaciteti. Pojedine vrste medija koje se danas koriste ne zadovoljavaju sva tri navedene opšta zahteva, ali su u pojedinimanenadmašni.

10. Magnetskatraka • Velike magnetske trake još se mogu susresti kod starijih sistema koji su još u funkciji. Mogu uskladištiti velike količine podataka i to im je najznačajnija osobina. • Trake se čuvaju u kolutovima ili kasetama sličnim glazbenima, zavisno o konstrukciji i kapacitetu sistema. • Kolutovismagnetskomtrakomnamećusenaosovineelektromotorakojimaupravljakontrolnaelektronikatakoda je traka uvekobešena između kolutova i magnetske glave. Ovjes trake kontroliraju elektro-optički senzori koji šalju podatke o položaju trake elektronici elektromotora. Procestrakenužanje dasesprečiuticajinercijeelektromotoratrakena upisi čitanjepodatakajerse zbogtežinekolutaitromostinjihovogmotorakolutimotoradovoljnobrzouputitii zaustaviti. Pokretanjetrakeispodmarnetskeglave kontroliraju mali brzi motori zanemarive tromosti, koji lako pomeraju trakuuz magnetnu glavu konstantnombrzinom jersu oslobođeniobaveza namotavanjatrakena kolutove.

11. Ulaz/ulaznajedinica • ULAZ/ Ulaznajedinicaomogućavaupispodatakauračunar.Bilokakavpodatakmorasepretvoritiuodgovarajućinizimpulsa, kojeračunarmožeprepoznati. Značipotrebnisuodgovarajućiuređajikaotastatura, A/D konvertori (analogno/digitalni), senzori, optičkianalizatoripredmeta, slikailiteksta (skeneri) itd., kojićeračunaruslatinjemurazumljivepodatke.

12. Izlaz/izlaznajedinica • IZLAZ/Izlaznajedinicaomogućavapretvaranjerezultataobradeuelektričnisignal (pomoćuD/A konvertora), uskuprazumljivihznakovaprikazanihnaekranumonitora (ilipodatakodštampanštampačemiličakigovornuporuku). • Monitoriliekranjeelektričniizlazniuređajkojislužizaprikazivanjeslikeposlatesadrugoguređaja, običnografičkekarteusklopuračunara. Nanjemupratimorezultateobradeitrenutnadešavanja. Služizaprikazivanjeslovailislikakojemogubiti ​​pokretneilistatične. Slikakojasenamonitoruobičnoprikazujesestvaraugrafičkojkartici, posebnomsklopučijajefunkcijastvaranjeiobnavljanjeslike. Postojinekolikorazličitihtehnologijakojekoristemonitori. Naosnovuprimenjenetehnoligijerazlikujemosledećevrstemonitora: • Monitorisakatodnimcevima- (engl.CRT - Catode Ray Tube) - prvapoznatatehnologija, poznatajošodcrnobelihtelevizora, alipomalonepraktičnajerdajeizobličeneslikekojestvarazaobljenacev. • Tankimonitori: • LCDmonitoriispunjenitečnimkristalom (engl.LCD- liquid cristal display). Svetlostseapsorbuje, zatimsenarazličitimdelovimavišeilimanjeraflektuje (izrazličitihuglovaserazličitovidi) • PlazmaMonitori (slikaseformiraodminijaturnihsijalicaispunjenihgasnomplazmom, poređanesuumrežuizmeđudvestakleneploče) • LEDmonitori (slikaseformiraodLEDdiodapoređanihuoblikumreženaekranu)

13. Matičnaploča • Matičnaploča • Matičnapločaještampanapločasamnogobrojnimelektronskimelementima (integrisanakola, tranzistori, otpornici, kondezatori). Nazivaseiosnovna, glavna, sistemskaililogičkaploča. Služizapovezivanjedelovaračunaraufunkcionalnucelinu, omogućavanjihovonapajanjestrujominjihovumeđusobnukomunikaciju. • Slika2. Matičnaploča • Namatičnojpločisenalaze: • BIOS (Basic Input/Output System) čip – sadržisoftverkojitestirasvedeloveračunara, svakiputkadaseračunaruključi. Šaljepočetneinstrukcijemikroprocesoru, upravljadatumom, vremenomidrugimpodešavanjimasistema. • Podnožje(postolje) zamikroprocesor. • Slotovi – duguljastipriknjučcizadrugeštampanepločesaodređenimfunkcijama (zvučna, grafička, TV, video, modem, mrežnaisl.). • Konektori– priključci, različitihoblikazanapajanjeharddiska, CD/DVD-a, skenera, štampačaidrugihperiferijskihuređaja. • Portovi – serijskiiparalelniport, FireWire, Game, InfraRed, Game, PS/2 zamišaitastaturu, LAN- mrežniport, audiokonektori. • Magistrale – elektronskivodovikojimasesignalikrećuizmeđurazličitihdelovamatičneploče. • Matičnapločaslužizaobjedinjavanjeikomunikacijudelovaračunara, teznatnoutičenacelokupneperfomanse. Zbogtogajeprilikomizborasastavaračunaraveomavažnoodabratidobrumatičnuploču.

14. Procesor • ProcesoriliCPU (Central Process Unit) uračunarstvujeizvršnajedinica– primaiizvršavainstrukcijepročitaneizodgovarajućememorije. • Nalazisenamatičnojploči, dapouključenjuračunaradobijainstrukcijezaradod BIOS-a. Kadasepokreneoperativnisistemidrugiprogrami, daljeodnjihdobijainstrukcije. Naosnovuzadatakakojemuzadajuteinstrukcije, mikroprocesorraditriosnovnestvari: • -          obavljaaritmetičko-logičkeoperacije (sabiranje, oduzimanje, množenjeideljenje, operacijepoređenja). • -          prenosipodatkesajednememorijskelokacijenadrugu. • -          pratinizoveinstrukcijaidonosiodlukeonjihovomizvršavanju. • Procesorodlikujebrzinaradakojasemeriidefinišeprekodvekarakteristike: brojem MIPS-ovaibrzinomradnogtakta. MIPS (milioninstrukcijausekundi) jemernajedinicakojapokazujekolikomilionainstrukcijamožemikroprocesordaobradiusekundi. Brzinaradnogtaktatakođeodređujebrzinuradamikroprocesoraimeriseuhercima(Hz). Danassečešćesrećeizraženaugigahercima(GHz).

15. Memorija • Memorija • Memorijajevažnakomponentaračunara. Umemorijusesmeštajunaredbenekogprograma, podacikojimprogramoperiše, kaoirezultatikojisedobijajuizvršavanjemnaredbi. Naredbeipodacikojisenalazeumemorijisubinarnibrojevi. Postojivišekriterijumapokojimasevršipodelamemorija, anajčešćekorišćenjedalijememorijaunutariliizvanračunara. Naosnovutogkriterijumamemorijesedelenaunutrašenjispoljašnje. • Kaoštosevidiračunarrasplažesavelikomkoličinommemorijeizrazlogadabimogaodaradibezzastoja. Svipodaci, bezobzirasakojememorijeseuzimaju, uglavnomiduuoperativnumemoriju. Zatimihprocesoruzimaidelovetihpodatakakojihćemuubrzobitipotrebnismeštaukešmemoriju, anekeposebneinstrukcijesmeštauregistre. • Kešmemorijajesuperbrzamemorija. Ubrzavaradračunaratekoštoprivremenočuvapodatkekojemikroprocesorčestokoristiuraduiskraćujevremepreuzimanjapodatakaizoperatifnememorije. Nalazisedelompored, adelomusamomprocesoru. • Registrisumemorijskećelijeugrađeneunutarprocesorakojeprivremenočuvajupodatkezaobradu, kojenajčešćezahteva (potražuje) aritmetičkologičkajedinica.

16. Flešmemorija • Flešmemorijasekoristikaojošjedanoblikharddiska, samomali, lakoprenosivitih.NaračunarsepriključujeprekoposebnogtipautičnicekojasezovaUSB ( UniversalSerial Bus). Nijejojpotrebanposebanizvorenergije, jersenapajaprekomatičneploče. Odlikujejevelikabrzinaprenosapodatakapriočitavanjuizapisivanju. NajčešćesekoristizaizradumemorijskihštapićailiUSB flešuređaja.

17. Interface • Interfejs(Interface) označavameđuspoj, međusklop, međuvezu, mestospoja… (http://recnik.krstarica.com/c/?text=interface&conversion=&src=en&dst=sr&do=1). • Svejediniceračunarskogsistema(centralniprocesor, memorijskejedinice, ulazno-izlaznejedinice) međusobnosupovezanesistemomvezakojenazivamointerfejs. INTERFEJSjeuniverzalninazivzaskuplinijazaprenosinformacijaielektronskihkolakojiupravljajuprenosomsignalapolinijamakojepovezujuračunarskeiperifernejedinice. • Interfejsiliulazno/izlazni(U/I) interfejsjeskupkomponentikojeomogućavajupriključaknaračunarskisistemnekeodperifernihjedinicaopremezaupravljanjetehničkimprocesima. Interfejssedefinišeikao: • -          tačka, ukojojseostvarujevezadvaelementa, • -          softver, kaografičkikorisničkiinterfejs • -          kartica, utikačilidrugiuređajzapovezivanjehardvera • -          konektori • -          kabal.

18. Softverskiinterfejs • Softverskiinterfejsipredstavljajuprograme, drajvere, napisanetakodasenemogusamostalnoizvršavati, većseoninarazličitenačine“ugrađuju” uoperativnisistempostajunjegovsastavnideoiproširujumufunkcionalnost. Omogućavajučitanjeipisanjeurazličitihfajlsistema, pružajupodrškuzahardverskekomponente, zvučneimrežnekartice, monitoreimodemeisl. • Saaspektakorisnika, značajnakarakteristikaOSjekorisničkiinterfejsodnosnonačinnakojikorisnikkomunicirasaOS. Postoje3 tipakorisničkoginterfejsa: • -          komandni • -          pomoćumenijai • -          grafički. • Komandniinterfejszahtevaodkorisnikadaunesekomanduukucavanjemodređenihključnihreči, uskladusaskupompravilakojaodređujuštasenaodređenommestumoženapisati. • Interfejsorganizovankrozmenijeoslobađakorisnikaobavezedamemorišeključnerečiisintaksu. Naekranu, tekstualnimenijiprikazujusveopcijedostupneudatomtrenutku. KodvećinesistemaizboropcijesevršipomeranjemstrelicamakrozopcijeipritiskomtasteraEnterililevimklikommiša. • Grafičkikorisničkiinterfejs, skraćenoGUI (Graphical User Interface), označavavizuelnirasporedkontrolanamonitoru. Dakle, ovajinterfejssezasnivanaokruženju, saradnompovršinomkojasepojavljujenakonpokretanjaOS. Računarskiresursi (programi, podaci, računariumreži, …) sepredstavljajumalimslikama– ikonicama. Mišemsemoguiniciratimnogeakcije, anakonpokretanjanekogprogramakomandeseizabirajuizpadajućihmenija, odkojihsenekerealizujuikrozdijalogprozoraakojepotrebnopodešavanjedodatnihparametarakomande.

19. Kraj The end