ARHITEKTURA RAČUNARA

1. ARHITEKTURA RAČUNARA

2. 1. Opšti pojmovi • Računarski hardver - pod hardverom racunara podrazumevaju se njegove komponente, zapravo ono što se moze "videti i opipati“ • Softver - ili programska podrska racunara obuhvata sve programe koji se mogu koristiti na nekom racunarskom sistemu. Programska podrska deli se na sistemski softver i aplikacioni softver • Hijerarhijska struktura- Sam racunar predstavlja jedan hijerarhijski organizovan sistem. On predstavlja strukturu komponenata i funkcija.

3. 1. Opšti pojmovi • Podatak - Registrovanje činjenice o Ijudima, predmetima, pojmovima, pravilima, procesima i drugim događajima, objektima ili situacijama nazivaju se opštim imenom podaci. Podacima se na određeni formalizovani način predstavljaju sirove činjenice o realnom svetu u takozvanom simbo/ičkom obliku. • Informacija-Kada je za neku odredenu primenu potrebno, izdvajaju se ili na određeni način formiraju oni podaci koji imaju neki značaj za korisnika i mogu da ga motivišu na preduzmanje određenih akcija. Ovakvi podaci nazivaju se informacije" .

4. 1. Opšti pojmovi • RAČUNARSKI HARDVER - Hardver ili tehnicka podrska obuhvata fizicke komponente sistema kao što su integrisana kola, transformatori, elektromehanicke pokretacke jedinice diskova i disketa, svetlece diode i drugo.

5. 1. Opšti pojmovi STRUKTURA RAČUNARA -

6. 1. Opšti pojmovi Racunar se sastoji od pet osnovnih funkcionalnih celina ili jedinica: • ulazna jedinica, • izlazna jedinica, • operativna i spoljna memorija, • uprav­ljacka (kontrolna) jedinica i • aritmeticko-Iogicka (ALV) jedinica.

7. 1. Opšti pojmovi • ULAZNA JEDINICA-podaci se iz oblika dostupnih korisniku (alfanumerickih), zatim e1ektricnih, neelektricnih, svetlosnih, zvucnih i drugih oblika pretvaraju u oblik koji je dostupan racunaru, dakle u binarni oblik, i unose se i pamte u memoriju. • MEMORIJA- Memorija je jedinica za pamcenje i za čitanje podataka i programa.Sastoji se od operativne ili primarne memorije i spoljne ili masovne memorije. Operativna memorija je realizovana od poluprovodničkih bistabilnih elemenata i namenjena je za privremeno pamcenje ulaznih podataka,programa, razliltilta i međurezultata obrade. Masovna (spoljna, sekundarana) memorija sluzi za trajno pamcenje podataka velikog obima.

8. 1. Opšti pojmovi • ARITMETIČKO-LOGIČKA JEDINICA - Aritmeticko-logicka jedinica je deo racunara u kome se izvrsavaju razne operacije nad podacima. To su osnovne aritmeticke operacije sabiranja, oduzimanja, deljenja i mnozenja, zatim logicke operacije I, ILI, ekskluzivno ILI, NE i logicko poredanje • UPRAVLJAČKA JEDINICA - Upravljacka jedinica upravlja tokom izvrsenja operacija u racunaru na način koji je definisan skupom programskih naredbi.

9. 1. Opšti pojmovi • IZLAZNA JEDINICA -Izlazna jedinica obradene podatke iz racunara pretvara u oblik dostupan korisniku u vidu alfanumerickih znakova, slika ili zvuka i omogucava da se oni zapamte u pogodnom obliku • OSTALE JEDINICE PROCESORA - Da bi se povecala brzina izvrsavanja aritmetickih operacija procesoru se dodaje matematicki koprocesor.

10. 1. Opšti pojmovi • MIKROPROCESOR-Mikroprocesor (MPU - Microprocessing Unit) je osnovna funkcio­nalna jedinica računara u kojoj se izvrsavaju sve racunske aritmeticke i logicke operacije i programske komande Osnovni paramert mikroprocesora su: • brzina - izrazava se u milionima operacija koje mikroprocesor moze da uradi u sekundi (MIPS - Milion Instruction Per Second ili MFLOPS - Milion Floating Point Operations Per Second); • duzina procesorske reci - broj bitova koji se u para1elnom formatu prenose i obraduju u mikroprocesoru; • radni takt - ucestanost kojom se inicira rad mikroprocesora, koju generise klok (takt) oscilator.

11. 1. Opšti pojmovi • Programski brojac (PC - Program Counter)- je registar koji ukazuje na naredbu programa koja se izvrsava. • Ukazatelj magacina (SP - Stack Pointer) -je registar koji ukazuje narednu slobodnu lokaciju u magacinskoj memoriji. • Indeksni registar (IX - Index Register) -omogucava indeksno adresi­ranje • Registar kodova stanja (CCR - Condition Code Register) -beležse rezultati aritmeticko logicke jedinice promenom stanja odredenih bit pozicija u ovom registru.

12. 1. Opšti pojmovi • 1.ULAZNI UREDAJI • TASTATURA-Tastatura je osnovni element podsistema ulaza za komunikaciju s racunarom • MIS-Mis je nezaobilazni uredaj racunara sa instaliranim graficki orijenti­sanim operativnim sistemima. Sluzi za pokazivanje i izbor objekata na ekranu.

13. 1. Opšti pojmovi • SKENER-Skener je ulazni uredaj koji radi na principu registrovanja koeficijenta refleksije odredene boje slike koja se skeniranjem prikazuje na ekranu i koja se dodatno moze obradivati u racunaru posebnim programima. • DIGITALIZATOR-Digitalizator je uredaj za unosenje podataka (koordinata) sa crteža. Digitalizator je, u stvari, jedna vrsta skenera koji se najcesce koristi za očitavanje analognih vrednosti sa raličitih grafikona i njihovo pretvaranje u digitalne vrednosti radi dalje obrade u racunaru.

14. 1. Opšti pojmovi • SVETLECE PERO-Svetlece pero (light pen) po svojoj funkciji je slicno TSD-u. Razlika je u tome sto je svetlece pero, tj. pokazivac sada senzor koji detektuje svoju poziciju na ekranu • ČITAČ LINIJSKOG KODA -Linijski (bar) kod je kombinacija vertikalnih linija različitih sirina koja se koristi za sifriranje, uglavnom, komercijalnih proizvoda u cilju automatskog unosenja podataka u racunar

15. 1. Opšti pojmovi 2.IZLAZNI UREDAJI • MONITOR -Monitor je izlazni uredaj za prikazivanje tekstualnih i grafickih informacija. • ŠTAMPAČ-Stampac je izlazni uredaj namenjen za dobijanje izlaza iz racunara u stampanoj formi na izlaznom medijumu, najcesce papiru. • Matricni ili iglicasti stampac stampa znak po znak • Stampači sa ubrizgavanjem mastila - ink-jet stampaci rade na principu ubrizgavanja mastila na papir. • Elektrostaticki Ink-Jet štampači kapljice se ubrzavaju prolaskom kroz katodu za ubrzanje koja je na pozitivnom potencijalu od 2000V i usmeravaju prema papiru za stampanje • Laserski stampači zbog izuzetnog kvaliteta stampanja kopija poslednjih godina nalaze sve siru primenu.

16. 1. Opšti pojmovi Postoje dva osnovna tipa laserskih stampaca: • stampači koji su kompatibilni sa HP LaserJet štampačima proizvodnje firme Hewlett Packard koji podržavaju jezik HP Graphic Language; • stampaci koji podržavaju PostScript jezik.

17. 1. Opšti pojmovi • CRTAC (PLOTER)-Crtači ili ploteri su izlazni uredaji koji se koriste za formiranje trajnih kopija izlaznih informacija računara koje su grafickog karaktera U zavisnosti od tehnike koju koriste za crtanje na medijumu za zapis ploteri se dele na: • plotere koji koriste vektorski nacin zapisa, • plotere koji za zapis koriste raster tehniku.

18. 1. Opšti pojmovi 3. ULAZNO-IZLAZNI UREDAJIUlazno-izlazni uredaji se karakterisu time da se podaci u njih mogu zapamtiti, prema tome imaju svoj ulaz, i da se mogu iz njih pročitati ili da se dobiju na njihovom izlazu. • DISKETA (FLOPPY DISK)-Disketa je kruzna ploca napravljena od tvrdog plasticnog materijala na koju je nanet sloj feromagnetnog materijala. • DISK (HARD DISK)-Disk je tipicana periferna memorija za trajno pamcenje podataka.Disk sačinjava odredeni broj kruznih metalnih ploca koje su presvucene slojem feromagnetnog materijala.

19. 1. Opšti pojmovi • OPTICKI - KOMPAKT DISK (CD)-upis/čitanje podataka obavlja se laserskim mlazom • MAGNETNA TRAKA-Magnetna traka je jeftin medijum kapaciteta priblizno jednakog kapacitetu diska • ZIP I JAZ DISKOVI-ZIP diskovi su slicni disketama s tim sto su dvostruko deblji i kapaciteta su do 250MB.

20. 1. Opšti pojmovi • DISPLEJI OSETLJIVI NA DODIR-Displeji osetljivi na dodir (Touch Sensitive Display - TSD) koriste direktan metod za pozicioniranje kursora na displeju jednostavnim ukazivanjem na mesto na ekranu gde kursor treba da bude postavljen. • MODEM-Naziv modem potice od dve reči: Modulator - Demodulator. Modem transformise digitalni signal u racunaru u odgovarajući zvucni signa koji se prenosi telefonskom linijom.

21. 1. Opšti pojmovi • ZVUČNA KARTICA-Da bi savremeni racunari imali multimedijske mogucnosti moraju biti obezbedeni zvucnim efektima, muzikom i govorom. Za te namene realizovane su posebne ploce elektronike koje se prikljucuju na osnovnu plocu pacunara. • OSTALI MODULI -Mrežna kartica ili mrežni adapter služi za povezivanje računara u lokalnu računarsku mrežu. Ova kartica može imati eternet priključak, koji odgovara staroj tehnologiji, UTP priključak, nastao sa novom tehnologijom, ili oba priključka kao prelazno rešenje.

22. 1. Opšti pojmovi Kriterijumi za izbor računara: • Za obradu teksta nije potreban racunar sa posebnim performansama. Treba imati uvek na umu da se posle dye go dine od kupovine racunara ne mogu kupiti rezervni delovi, pa ih blagovremeno treba obezbediti. • Za potrebe koriscenja racunara u muzici treba obezbediti podrsku za klavijature i veliki memorijski prostor. • Kod grafike je potrebna dobra graficka kartica, veliki i kvalitetan monitor i dosta memorijskog kapaciteta za graficku karticu i radnu memoriju.

23. 1. Opšti pojmovi • Pen mouse se obezbeduje za preciznija crtanja. • Za baze podataka je potreban veoma pouzdan disk sa Write kontrolerom. • Ako je racunar namenjen za serverske usluge, bitna je dobra osnovna (majka) ploca i disk velikog kapaciteta. • napajanje, takozvani UPS (Uninterruptable Power Supply) izvor. • Server treba da bude opremljen sa brzom mreznom karticom. Kod servera nije neophodno da karakteristike monitora, tastature i misa budu posebnog kvaliteta.

24. 2. Organizacija i arhitektura računara • Von Neumann-ova arhitektura: • memorija, • upravljacka jedinica, • aritmeticko-Iogicka jedinica, • ulazna jedinica i • izlazna jedinica.

25. 2. Organizacija i arhitektura računara Arhitektura von Neumann-ove mašine

26. 2. Organizacija i arhitektura računara “Princeton” arhitektura

27. 2. Organizacija i arhitektura računara • "Harvard" arhitektura - osnovne komponente von-Neumann-ove masine

28. 2. Organizacija i arhitektura računara • Visenivoska masina

29. 2. Organizacija i arhitektura računara • Savremeni racunari kao visenivoske masine

30. 2. Organizacija i arhitektura računara • Postoji sledeći princip ekvivalencije hardvera i softvera: sve što se može uraditi pomoću softvera može se takođe uraditi i pomoću hardvera i sve što se može uraditi pomoću hardvera može se takođe uraditi i pomoću softvera.

31. 2. Organizacija i arhitektura računara • Flynn-ova klasifikacija racunara SISD arhitektura sistema

32. 2. Organizacija i arhitektura računara • SI MD arhitektura sistema

33. 2. Organizacija i arhitektura računara • MIMD arhitektura sistema

34. 2. Organizacija i arhitektura računara • MISD arhitektura sistema

35. 2. Organizacija i arhitektura računara • Istorija razvoja racunarskih sistema • Prvi znacajan korak u pravcu razvoja savremenih racunara napravio je matematicar John von Neumann koji je predlozio i realizovao koncept "racunara sa uskladistenim programom" ("stored program computer"). • asembler ("assembler") program vrsi prevodenje simbolickog programa u njegov binarni, masinski oblik.

36. 2. Organizacija i arhitektura računara • Tri godine kasnije, 1957. godine zavrsen je program prevodilac ("compiler") koji je programe pisane u FORTRAN-u prevodio na asemblerski jezik, da bi ih dalje asembler prevodio na masinski, binarni jezik. • COBOL, PLlI, BASIC, ALGOL i drugi.

37. 2. Organizacija i arhitektura računara • Četiri implementacione tehnologije: • tehnologija integrisanih kola, • tehnologija magnetnih diskova, • tehnologija DRAM ("Dynamic Random Access Memory") memorija i • tehnologija mreza.

38. 3. Struktura računara opšte namene Organizacija računara sa jednim procesorom i dva periferijska uređaja

39. 3. Struktura računara opšte namene • Procesor je sa ostalim komponentama povezan pomoću sistemske magistrale Sistemska magistrala se sastoji od: • magistrale podataka, • magistrale upravljackih signala i • adresne magistrale.

40. Magistrale mogu biti: Eksterne- povezuju procesor sa primarnom memorijom Interne – prnose informacije između registra, upravljačke jedinice i aritmetičko-logičke jedinice Memorijske- između procesora i primarne memorije, U/I magistrale- komunikacije između procesora i U/I uređaja 3. Struktura računara opšte namene

41. 3. Struktura računara opšte namene • Karakteristike adresne magistrale: • Širine magistralekoličina podataka koja se može preneti • brzina koja prikazuje koliko bita se može preneti kroz svaku žicu u sekundi, kao i • širina propusnog opsega koja prikazuje koliko se ukupno podataka može preneti preko magistrale u datoj jedinici vremena.

42. 3. Struktura računara opšte namene • U/i magistrala koja se koristi za komunikaciju izmedu procesora i U/i uredaja, • Procesor "uzima" instrukcije iz memorije i izvrsava ih jednu po jednu • Registri procesora su memorijske lokacije koje se nalaze unutar procesora i predstavljaju veoma brzu memoriju malog kapaciteta. Postoje registri koji se mogu adresirati i interni registri

43. 3. Struktura računara opšte namene • Veza između komponenata računara

44. 3. Struktura računara opšte namene

45. 3. Struktura računara opšte namene • GLAVNA MEMORIJA: • Je brza elektronska komponenta računarskog sistema u kojoj se drže programi koje izvršava procesor kao i podaci koje ti programi koriste. • Kapacitet glavne i sekundarnih memorija se izražava u bajtima dok se kapacitet memorijskih čipova izražava u bitima. • Uobičajeni kodovi kojima se predstavljaju karakteri u RS su: • ASCII(American Standard Code for Information Interchange)-za razmenu ihformacija • EBCDIC(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code)- prošireni binarno kodovani decimalni kod

46. 3. Struktura računara opšte namene • Prednosti poluprovodničkih memorija su: • Mala veličina • Brzina • Otpornost-na udare i temperaturne promene • Niska cena-zahvaljujući masovnoj proizvodnji • Glavne mane: • Njihova nestabilnost-traže stalno napajanje. Ovo ne važi za ROM memoriju koje su postojane.

47. 3. Struktura računara opšte namene

48. 3. Struktura računara opšte namene

49. 3. Struktura računara opšte namene Interval potreban za realizaciju nove verzije čipa ide od 18 do 48 meseci.

50. 3. Struktura računara opšte namene