Podstawowe elementy struktur narzędziowych , Bramki , Zestawienie operacji logicznych ,

1. Podstawowe elementy komputera i ich funkcjeBramki – operacje logiczne, procesor, pamięci, układy Wejścia/Wyjścia, karty graficzne, monitory Podstawowe elementy struktur narzędziowych, Bramki, Zestawienie operacji logicznych, Zestawienie bramek, KOMPUTER JAKO PODSTAWOWE NARZĘDZIE INFORMATYKI Typy komputerów, Mikroprocesor, Słowo maszynowe, Części składowe komputera klasy PC Pamięć komputera, Układy wejścia/wyjścia, Najczęściej stosowane gniazda (porty) : Procesor Co to jest Procesor?, Mikroprocesor MP - CPU - główne moduły:, Procesor , Procesory O jakości mikroprocesora decyduje, Kierunki rozwoju mikroprocesorów:, Architektura mikroprocesorów: Podstawowe podzespoły mikroprocesora (MP) IBM PC: Ogólnie w procesorze można wyróżnić m.in..:, Procesory w IBM PC Jednostka centralna, Cykl rozkazowy, operacje, program komputerowy, języki , Rozkazy procesora , Podstawowe elementy budowy komputera i ich funkcje Na płycie głównej są umieszczone wszystkie najważniejsze ... Pamięci zewnętrzne i napędy wewnątrz komputera Najważniejsze urządzenia zewnętrzne, OBUDOWA, Na płycie czołowej obudowy jednostki centralnej są m.in. ... Na tylnej ściance jednostki są m.in. elementy:, JEDNOSTKA CENTRALNA, Magistrale komputera, Pamięci: Pamięć stała ROM i pamięć operacyjna RAM, Układy We/Wy: Zespół portów WE/WY, Porty szeregowe, Port równoległy KARTY GRAFICZNE I MONITORY, Monitory, Podstawowe parametry monitora

2. Podstawowe elementy struktur narzędziowych Operacje logiczne, bramki Bramki Wykonują operacje na bitach lub zmiennych binarnych Bramka NOT (negacja) WE WY Jest to najprostsza bramka; jej zadaniem jest odwracanie (negowanie) sygnału wejściowego. Gdy na wejściu ustawimy sygnał "1" to na wyjściu otrzymamy "0", a gdy na wejściu ustawimy "0" to na wyjściu pojawi sie "1". Układ scalony zawierający bramki NOT to na przykład układ 7404.

3. Bramka OR (suma) We1 We2 WY • Tablica prawdy • We1 We2 WY • 0 0 0 • 0 1 1 • 1 0 1 • 1 1 • Jest to tzw. bramka sumy logicznej. W przypadku tej bramki wystarczy aby choć na jednym z jej wejść pojawił sie stan "1" i wtedy na wyjściu również pojawi sie jedynka logiczna "1". • Bramki OR znajdują sie miedzy innymi w układzie 7432.

4. Uproszczony schemat bramki logicznej OR - sumy bitowe

5. Bramka Logiczna AND Bramka ta realizuje tzw. iloczyn logiczny

6. Bramka AND (iloczyn) We1 We2 Wy 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 • Bramka ta realizuje tzw. iloczyn logiczny. Na wyjściu stan "1" występuje tylko i wyłącznie wtedy gdy na wszystkich wejściach bramki ustawiony jest równie$ stan logiczny "1". Bramka ta posiada co najmniej dwa wejścia - może jednak posiadać ich więcej - teoretycznie nieskończenie wiele. W praktyce spotyka sie bramki posiadające do 8 wejść. Natomiast wyjście wszystkie bramki maja tylko jedno. • Bramki AND można znaleźć np. w układzie 7408

7. Uproszczony schemat bramki logicznej AND - iloczynu bitowego

8. Bramka NOR (negacja sumy) • WE1 WE2 WY • 0 0 1 • 0 1 0 • 1 0 0 • 1 0 • Zero na wyjściu pojawia sie zawsze wtedy, gdy choćby na jednym z wejść jest jedynka logiczna. Tylko wtedy gdy wszystkie wejścia są ustawione w stan "0" na wyjściu • pojawia sie "1". • Bramki te można znaleźć w układzie 7402.

9. Bramka XOR (alternatywa wykluczająca)

10. Bramka XNOR negacji alternatywy wykluczającej Bramka XNOR - bramka logiczna realizująca funkcje negacji alternatywy wykluczającej (tzw. Bramka Równoważności). Bramka ta neguje wynik bramki XOR czyli zwraca fałsz (0), jeśli dokładnie jedno z wejść: A lub B jest prawda (1), a w przeciwnym wypadku zwraca prawdę. Innymi słowy bramka XNOR dopuszcza pojawienie sie dwóch takich samych sygnałów na wejściu. Tablica prawdy XNOR A B Q 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

11. Bramka XNOR negacji alternatywy wykluczającej Tablica prawdy XNOR A B Q 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

12. Zestawienie operacji logicznych

14. Przerzutniki

16. KOMPUTER JAKO PODSTAWOWE NARZĘDZIE INFORMATYKI • Podstawowe elementy komputera i ich funkcje: • procesor, • pamięć operacyjna i masowa, • urządzenia we/wy • Komputer - maszyna licząca, pełniąca podstawową funkcję w przetwarzaniu danych. • Komputery typu: main-frame (duże komputery), minikomputer, mikrokomputer, komuputer osobisty, komputer domowy (wcześniej).Komputery osobiste, stacje robocze, serwery. • Zasada von Neumana: Komputer powinien posiadać pamięć złożoną z elementów 0,1; arytmometr (operacje arytmetyczne i logiczne), możliwość wprowadzania danych i wyprowadzania wyników. Działania komputera zachodzą w pamięci. Program może zawierać rozkazy warunkowe, może się modyfikować.

17. Typy komputerów • Komputer computer - elektroniczne urządzenie stosowane do przetwarzania informacji. Compute - liczyć. EMC - dotychczasowe określenie komputera w Polsce. Komputer służy do obliczeń, gromadzenia, porządkowania i analizowania informacji (gospodarczych, techn., naukowych itd.). • Komputer analogowy - dane głownie w postaci analogowej (ciągłej). • Komputer cyfrowy - dane są zapisane głownie w postaci dyskretnej (cyfrowej) - digital computer. • Mikrokomputer - komputer przeznaczony dla pojedynczego użytkownika, choć wydajne (16 i 32bit) mogą pracować nawet w trybie wielodostępnym. Pierwotnie komputer, którego procesor zbudowano z układów scalonych VLSI. • Komputery osobiste - przeznaczone dla jednego użytkownika. Personal Computer – PC. Standardem są IBM (International Business Machines Corporation). Komputery kompatybilne - zgodne z działaniem oryginalnych.

18. Komputery c.d. • Komputery obsługujące wielu użytkowników - podłączone do nich terminale lub komputery osobiste (np. IBM PC z odpowiednim oprogramowaniem i urządzeniem pozwalającym na podłączenie do sieci telefon.). • Stacja robocza Pierwsze stacje robocze miały znacznie większe możliwości obliczeniowe od komputera osobistego. Obecnie spotyka się stacje robocze zbudowane na procesorach Intel. Stacje robocze cechuje praca w systemie wielodostępnym - najczęściej Unix lub Novell Netware oraz wbudowana karta sieci lokalnej (najczęściej Ethernetu) pozwalająca na komunikację stacji z innymi komputerami. Często jest 17 calowy monitor. Nazwa stacja robocza stosowana jest obecnie do komputera działającego jako klient w sieci LAN. Na rynku stacji roboczych dominują firmy: Sun, Hewlett-Packard, IBM, Slilicon Graphics i DEC.

19. Komputery c.d. • Serwer - dedykowany system komputerowy wydzielony z sieci w celu realizowania usług na rzecz innych. Przykładowo mogą to być usługi typu podawanie plików, obsługa drukarek, archiwizacja danych, translacja protokołów, itp. • Mainframe - komputer centralny Komputer obsługujący do kilkuset użytkowników. Pełnią rolę superserwerów w sieciach lokalnych. Królują systemy firmy IBM, głównie IBM System/390, wcześniej IBM 370 • Minikomputer- komputer średniej wielkości, przeznaczony do obsługi nie więcej niż kilkudziesięciu użytkowników, pracujących na własnych terminalach. Minikomputery były kiedyś bardzo rozpowszechnione, szczególnie popularna była seria minikomputerów PDP, później VAX firmy DEC (Digital Equipment Corporaton). Komputery te obsługują przedsiębiorstwa, umożliwiają pracę do kilkudziesięciu terminali (przeważnie komputerów osobistych). Większość minikomputerów używa własnych systemów operacyjnych. Minikomputery są obecnie zastępowane przez serwery plików i serwery mocy obliczeniowej, połączone z komputerami osobistymi lub prostszymi terminalami stacji roboczych. Przykładem jest rodzina AS/400 (Advanced Server) firmy IBM, oparta na procesorach PowePC i systemach OS/400 (www.as400.ibm.com)

20. Mikroprocesor • Mikroprocesor - serce/mózg - steruje pracą całego systemu. Pracuje w tzw. cyklu rozkazowym: - pobiera z komórki pamięci wskazanej przez licznik rozkazów kolejną informacje, zwaną słowem maszynowym - zwiększa zawartość licznika rozkazów o 1 - dekoduje słowo maszynowe traktując je jako rozkaz lub daną - wykonuje operację określoną tym słowem - jeśli operacja nie dotyczy zakończenia to pobiera kolejne słowo maszynowe.

21. Słowo maszynowe • Słowo maszynowe reprezentuje podstawowa jednostkę transmisji informacji w danym typie komputera. Im szybszy komputer to słowo maszynowe dłuższe. Obecnie stosuje sie słowa o długości 8, 16, 32, 64 bity. Uniwersalność komputera polega na tym, ze dane mogą być wprowadzane i wyprowadzane za pomocą wielu urządzeń.

22. Części składowe komputera klasy PC • Niezbędne elementy składowe:jednostka systemowa• monitor • klawiatura • Jednostka centralna:płyta główna • procesor • pamięć operacyjna • zasilacz • obudowa • Peryferia wewnętrzne dysk twardy • stacja dyskietek • karta graficzna • napęd optyczny (nagrywarka • nagrywarka DVD • combo) • karta dźwiękowa • karta sieciowa • kontroler SCSI • karta telewizyjna • Peryferia zewnętrznemysz (lub trackball • trackpoint • touchpad) • klawiatura • tablet • genlock • ekran dotykowy • Slidepad • drukarka• ploter • skaner • mikrofon • modem • głośniki • słuchawki • dżojstik• gamepad • kierownica • manipulator 3D• zasilacz UPS • listwa przeciwprzepięciowa

23. Pamięć komputera Pamięć - ciąg komórek, z których każda ma swój adres. • ROM (Read Only Memory - PROM, EPROM, EEPROM) - tylko do odczytu, zapisana podczas produkcji. Umożliwia zainicjowanie pracy po włączeniu komputera. Testy diagnostyczne, BIOS • RAM (Random Access Memory) - pamięć główna o dostępie swobodnym, do odczytu i zapisu, ginie po wyłączeniu. • CMOS - informacje o konfiguracjiCache - szybka pamięć podręczna

24. Układy wejścia/wyjścia • Wymiana informacji pomiędzy tymi urządzeniami a komputerem odbywa się za pomocą specjalnych układów wejścia /wyjścia (I/O- input/output), posiadających odpowiednie gniazda i łącza do podłączenia urządzeń zewnętrznych, zwanych peryferyjnymi. • Prawie wszystkie urządzenia należy podłączyć przy wyłączonym komputerze!Inaczej grozi to awarią.

25. Najczęściej stosowane gniazda (porty) • Najczęściej stosowane gniazda (porty) : • gniazdo zasilania komputera • gniazdo zasilania monitora • gniazdo klawiatury • port szeregowy RS232 C (męski, wąski lub szeroki - igły) - do podłączenia myszy, plotera, skanera • port równoległy Centronics (otwory - 25) do podłączenia drukarki - • gniazdo sygnału wizyjnego monitora

29. Co to jestProcesor? • (ang. Central Processing Unit) – główny element komputera, którego zadaniem jest wykonywanie rozkazów i sterowanie pracą wszystkich pozostałych bloków systemu (m.in. pamięci i układów wejścia-wyjścia). • Podstawowymi blokami funkcjonalnymi, z których zbudowany jest procesor, są: jednostka arytmetyczno-logiczna, układ sterowania z zegarem procesora oraz zespół rejestrów jednostki centralnej. • Najważniejszymi parametrami są: długość słowa danych wewnątrz procesora (w mikroprocesorach 8, 16 lub 32 bity), długość słowa adresu (zwykle 16 lub 20 bitów), lista rozkazów oraz czas cyklu maszynowego. • Przykłady: Pentium, Celeron, AMD, Cyrix, Motorola...

30. Co to jest Procesor? (ang. Central Processing Unit) - główny element komputera, którego zadaniem jest wykonywanie rozkazów i sterowanie pracą wszystkich pozostałych bloków systemu (m.in. pamięci i układów wejścia-wyjścia). Podstawowymi blokami funkcjonalnymi, z których zbudowany jest procesor, są: jednostka arytmetyczno-logiczna, układ sterowania z zegarem procesora oraz zespół rejestrów jednostki centralnej. Najważniejszymi parametrami są: długość słowa danych wewnątrz procesora (w mikroprocesorach 8, 16 lub 32 bity), długość słowa adresu (zwykle 16 lub 20 bitów), lista rozkazów oraz czas cyklu maszynowego. Przykłady: Pentium, Celeron, AMD, Cyrix, Motorola...

31. Procesor • Procesorprocessor), także CPU (Central Processing Unit) – urządzenie cyfrowesekwencyjne, które pobiera dane z pamięci, interpretuje je i wykonuje jako rozkazy. Wykonuje on ciąg prostych operacji (rozkazów) wybranych ze zbioru operacji podstawowych określonych zazwyczaj przez producenta procesora jako lista rozkazów procesora. • Procesory (zwane mikroprocesorami) wykonywane są zwykle jako układy scalone zamknięte w hermetycznej obudowie, często posiadającej złocone wyprowadzenia (stosowane ze względu na odporność na utlenianie). Ich sercem jest monokryształkrzemu, na który naniesiono techniką fotolitografii szereg warstw półprzewodnikowych, tworzących, w zależności od zastosowania, sieć od kilku tysięcy do kilkuset milionów tranzystorów. Połączenia wykonane są z metalu (aluminium, miedź). • Jedną z podstawowych cech procesora jest długość (liczba bitów) słowa, na którym wykonywane są podstawowe operacje obliczeniowe. Jeśli słowo ma 64 bity, mówimy, że procesor jest 64-bitowy. • Innym ważnym parametrem określającym procesor jest szybkość z jaką wykonuje on rozkazy. Przy danej architekturze procesora, szybkość ta w znacznym stopniu zależy od czasu trwania pojedynczego taktu.

32. Mikroprocesor MP - CPU - główne moduły: • Układ sterowania - steruje pracą maszyny cyfrowej. Zapewnia kolejne wykonywanie operacji wg programu w pamięci. Zawiera: licznik rozkazów (LR),rejestr rozkazów (RR). LR (IP) zawiera adres rozkazu, który będzie wykonywany jako następny. RR (IP) zawiera aktualnie wykonywany rozkaz. • Jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU) - arytmometr (sumator - dodawanie przesuwanie, rejestry, w tym akumulator do umieszczania argumentów i pobierania wyników operacji) • Rejestry programowe • Pamięć asocjacyjna (grupa szybkich rejestrów) • Pamięć podręczna - cache - blisko procesora.

33. Budowa procesora c.d. • W funkcjonalnej strukturze procesora można wyróżnić takie elementy, jak: • zespół rejestrów do przechowywania danych i wyników, rejestry mogą być ogólnego przeznaczenia lub mają specjalne przeznaczenie, • jednostkę arytmetyczną (arytmometr) do wykonywania operacji obliczeniowych na danych, • układ sterujący przebiegiem wykonywania programu, • inne układy, w które producent wyposaża procesor w celu usprawnienia jego pracy.

34. Procesor • Jednym z parametrów procesora jest rozmiar elementów budujących jego strukturę. Im są one mniejsze, tym niższe jest zużycie energii, napięcie pracy oraz wyższa możliwa do osiągnięcia częstotliwość pracy. • Współczesne procesory używane w komputerach osobistych wykonywane są w technologii pozwalającej na uzyskanie elementów o rozmiarach mniejszych niż 45 nm, pracujących z częstotliwością kilku GHz. Są już procesory wykonane w technologii 32 nm, • Fabryki procesorów muszą posiadać pomieszczenia o niezwykłej czystości, co jest bardzo kosztowne.

35. Współcześnie większość procesorów ma wielordzeniową budowę. Pierwszym procesorem wielordzeniowym ogólnego przeznaczenia był procesor Power 4 firmy IBM wprowadzony na rynek w roku 2001. Pierwszymi procesorami wielordzeniowymi architektury x86 były wersje procesorów Opteron firmy AMD i Pentium Extreme Edition firmy Intel wprowadzone w kwietniu 2005 roku. Modelem popularnym firmy Intel, który kontynuował ten trend był Intel Pentium D. Prawdziwym przebojem stał się dopiero Intel Core 2 Duo zbudowany na bazie architektury Conroe (65 nm). Najszybsze dziś modele mają rdzeń taktowany zegarem 3,33 GHz (C2D E8600). Wymieniony procesor oparto o architekturę Penryn wykonano w procesie technologicznym 45 nm (tj. największa długość kanału tranzystora wynosi 45nm). Największy konkurent Intela, czyli AMD, wprowadził do sprzedaży popularny model procesora dwurdzeniowego o nazwie Athlon 64 X2. Obie firmy mają dziś w ofercie także modele czterordzeniowe (Quad Intela i Phenom AMD). Firma AMD oferuje także procesory sześciordzeniowe (Istanbul). Przewiduje się, że w przyszłości, przez co najmniej kilka następnych lat, liczba rdzeni w procesorach wielordzeniowych dostępnych na rynku będzie się podwajać w tempie podobnym jak liczba tranzystorów w pojedynczym układzie, czyli zgodnie z prawem Moore'a ok. 2 lata. W roku 2007 Intel zaprezentował testy układu scalonego wyposażonego w 80 rdzeni ogólnego przeznaczenia, który osiągnął wydajność ponad 1 TFlops. Komputer oprócz procesora głównego (CPU) ma procesory pomocnicze: obrazu (GPU), dźwięku, koprocesory arytmetyczne.

36. Procesory • W procesorze wykonywane są wszystkie rozkazy programowe (obliczenia).Procesor jest "sercem" komputera. Steruje praca wszystkich układów, komunikuje ze sobą urządzenia wewnętrzne (pamięć dyski itp.) oraz urządzenia zewnętrzne (drukarka, mysz, ploter, skaner, itp.). Obecnie w komputerach klasy IBM PC montuje sie procesory firmy INTEL lub kompatybilne. CPU charakteryzuje typ procesora oraz częstotliwość zegara, którym taktowany jest procesor. Wszystkie rozkazy wchodzące w sklad programu są najpierw interpretowane przez procesor, potem wykonywane. Poszczególne procesory różnią sie szerokością magistrali adresowej i danych oraz złożonością zestawu instrukcji (lista rozkazów) używanych do oprogramowania procesora. Szerokość magistrali danych określa ile bitów może być jednocześnie przelanych z pamięci do procesora głównego i odwrotnie. Procesor 8088 może równocześnie przesyłać lub odbierać liczbę binarna składająca sie z max 8 znaków (liczba w syst. 10-nym z zakresu 0..255). Procesor 80286 z 16-bit. magistralą jest 5x szybszy od 8088, mimo takiego samego zegara taktującego (10MHz). Procesory 80386 i 80486 posiadają 32-bit. magistrale danych. Pentium posiada 64-bit magistrale danych. Procesor 8086/88 ma najkrótsza listę rozkazów i pracuje wyłącznie w trybie rzeczywistym (real mode). Najbardziej zaawansowane procesory, w celu zachowania kompatybilności maja te właściwość. Procesory 386/486 pracują dodatkowo w trybie chronionym (protected) lub trybie wirtualnym (virtual). W tych trybach procesor może zarządzać większa ilością pamięci operacyjnej oraz obsługiwać wiele programów (multitasking). System operacyjny DOS pracuje tylko w trybie rzeczywistym. Wykorzystują możliwości procesora inne systemy operacyjne (OS/2, UNIX, WINDOWS ) albo rozszerzenia DOS (np. MS WIndows 3.x). • Do różnych procesorów stosowano różne gniazda (socket)

37. Mikroprocsor • Mikroprocesor - CPU - najważniejszy układ JC, produkowany w postaci układów scalonych o wielkim stopniu integracji VLSI. Dominują półprzewodnikowe układy CMOS o zasilaniu: 5V, 3V, 2.8V. Pełni funkcję jednostki centralnej, umożliwia wykonywanie operacji przetwarzania danych i steruje pozostałymi częściami składowymi mikrokomputera. Składa się z jednego lub kilku modułów scalonych. Zawiera: układ arytmetyczno logiczny (JAL-ALU), układ sterowania (CU), zespół rejestrów, połączone wewnętrzną magistralą danych. Rodzaj wykonywanych operacji zależy od listy rozkazów. Lista musi być funkcjonalnie pełna - musi umożliwiać wykonanie algorytmów logicznego i arytmetycznego przetwarzania danych.

38. O jakości mikroprocesora decyduje • długość słowa, • szybkość wykonania operacji, • częstotliwość zegara, • efektywność w komunikowaniu się z otoczeniem. Częstotliwości: na początku w KHz, pojedyncze MHz, obecnie GHz • Długość słowa: 4, 8, 16, 32, 64 bity. • Rośnie stopień złożoności - miliony tranzystorów na jednej płytce krzemowej.

39. Kierunki rozwoju mikroprocesorów: • ze stałą listą rozkazów • programowane (bit slice), z listą rozkazów definiowaną przez użytkownika

40. Architektura mikroprocesorów: • CISC (Complet Instruction Set Computer) - pełna lista rozkazów - składa się z IU (jednostka stałoprzecinkowa) i FPU (jednostka zmiennoprzecinkowa). Wbudowane operacje mnożenia, dzielenia - INTEL • RISC (Reduced Instruction Set Computer) - zredukowana (prosta) lista rozkazów. Tylko instrukcje podstawowe. Instrukcje wykonuje się szybko, zazwyczaj w 1 takt zegara. Instrukcje złożone emuluje się programowo. Wyższe częstotliwości taktowania. • CRISC (Complex Reduced Instruction Set) - cechy CISC i RISC - nie są wytwarzane na skalę przemysłową

41. Procesory • Procesory uniwersalne - stosowane w komputerach, czasem w drukarkach komputerowych. • Koprocesory matematyczne (special engine) - w starszych wersjach komputerów (do 80486SX) • Procesory specjalizowane - o uboższej liście rozkazów, np. sterowniki kart sieciowych, urządzeń peryferyjnych, maszyn (pociski balistyczne, pralki) • Procesory graficzne (akceleratory graficzne) - wspomagają pracę CPU przy obsłudze aplikacji graficznych

42. Podstawowe podzespoły mikroprocesora (MP) IBM PC: • Jednostka arytmetyczno logiczna JAL (ALU - Arithmetic & Logic Unit). Wykonuje podstawowe działania na słowach: działania arytmetyczne (dodawanie, odejmowanie, porównanie 2 liczb, zmiana znaku...), logiczne (suma logiczna, iloczyn logiczny, różnica symetryczna, negacja słowa), przesunięcia w lewo/prawo, działania na bitach • Układ sterowania CU (Control Unit). Dekoduje zawartość rejestru rozkazów i generuje sygnały sterujące (wewn. i zewn.) zapewniające właściwy przebieg operacji zdefiniowanej kodem rozkazu. Kieruje pracą pozostałych bloków wewnętrznych i zewnętrznych. Przez generację sygnałów sterujących: określa rodzaj operacji wykonywanych przez ALU, steruje pracą wszystkich rejestrów MP, steruje przesyłaniem informacji po wewnętrznej magistrali danych. Wysyła również sygnały sterujące do elementów zewnętrznych (pamięć, we/wy), określając rodzaj operacji jaką mają wykonać. Mikroprocesory są układami sekwencyjnymi synchronicznymi, dlatego też z układem sterowania musi współpracować generator impulsów zegarowych. Impulsy są generowane często poza mikroprocesorem. Można powiedzieć, że wyznaczają one początek i koniec wszystkich elementarnych działań wykonywanych przez mikroprocesor • Akumulator A (rejestry AX, BX, CX, DX) - do przechowywania jednego z argumentów (słowa) w czasie realizacji operacji 2-argumentowej, a po jej wykonaniu do przechowywania wyniku • Licznik rozkazów PC (LR, IP). Służy do adresowania pamięci programu, tzn. przechowuje adres pamięci, z której należy pobrać kod następnego rozkazu. • Zestaw rejestrów roboczych Ri - do przechowywania danych i adresowania • Rejestr rozkazów IR (Instruction Register, RR). Służy do do przechowywania pobranych z pamięci słów, kodów rozkazów. Liczba bitów w rejestrze rozkazów odpowiada długości słowa danych • Wskaźnik stosu SP (Stack Pointer). Liczba bitów SP odpowiada liczbie linii adresowych MP. Wskaźnik stosu służy do adresowania wydzielonego obszaru pamięci, w którym adresy lub dane są zapisywane i odczytywane zgodnie z regułą LIFO (Last In First Out)

43. Ogólnie w procesorze można wyróżnić m.in..: • EU (Execution Unit) - układ wykonawczy - dekoduje i wykonuje rozkazy: arytmometrALU; rejestry robocze AX, BX, CX, DX; wskaźnik stosu SP; wskaźnik bazy BP; rejestry indeksowe DI, SI; rejestr znaczników/flagSF (Status Flag, Flag Register) (znaczniki stanu: C, P, A, S, O oraz znaczniki sterujące: D, I, T); rejestr instrukcji IR; układ sterowania • BIU - Bus Interface Unit - układ sterowania magistralą - odpowiada za przesyłanie danych między CPU a PaO lub układami we/wy: rejestry segmentowe: CS, DS, SS, ES; licznik rozkazów IP; kolejka rozkazów; układ sterowania magistralą BIU • Magistrala danych wewnętrzna i jej bufor • Magistrala adresowa wewnętrzna, i bufor magistrali adresowej, magistrala adresowa • Magistrala sterująca Mikroprocesory 8, 16, 32, 64-bitowe - w jednej chwili może wykonywać działanie odpowiednio na 8, 16, 32, 64-bitach.

44. Procesory w IBM PC • Intel 8086 (XT - eXtended Technology) - 16-bitowy, 20 linii szyny adresowej. Współpracować z nim może koprocesor matematyczny 8087. • 8088 (XT) - 16 bitowy, 8 bitowa zewn. szyna danych, 16 bit wewnętrzna, 20 linii szyny adresowej (adres. pamięci do 1MB -> 2^20). Częstotliwość zegara 4.77MHz, może obsłużyć 640KB pamięci. Współpracować z nim może koprocesor matematyczny 8087. • 80286 (AT- Advanced Technology) - 16 bitowy (długość słowa danych 16 bitów), 24 bit. szyna adresowa  2^24 = 16MB pamięci. Częstotliwość 12MHz lub 16MHz. Współpracować z nim może koprocesor matematyczny 80287. • 80386 (Super AT) - 32 bitowy, częstotliwość 25MHz, 33MHz, 40MHz Współpracować z nim może koprocesor matematyczny 80387. • 80386DX - 32 bit. szyna danych, 32 bit. szyna adres.(adresuje 4GB pamięci) • 80386SX - 32 bit. komórki (szyna wewnętrzna), 16 bit. szyna zewn., 24 bit. szyna adres. • 80486 - 32 bit. Częstotliwość 25MHz, 33MHz, 40MHz, 50MHz, 100MHz • 80486DX - z wbudowanym koprocesorem matematycznym • 80486SX - bez wbudowanego koprocesora • Intel Pentium (z wbudowanym koprocesorem): • Pentium (I80586) -ponad 3 mln tranzystorów, szybki, ok. 100 MIPS - megaoperacji/sek) - z FPU (jednostka zmiennoprzecinkowa, operacje na danych 64bit. Częstotliwość 60MHz, 75MHz, 100MHz, 133MHz • Pentium PRO (P6, I80686). Częstotliwość 200MHz. • Pentium MMX, Pentium II, Pentium III, Celeron, Pentium 4, Intel Dual Core, Core 2 Duo, Core 2 Quad • Core I5 – 2560GHz, Technologia wykonania 0,045 mikrona, Magistrala FSB 2,4 MHz, *Cache L3 2- 8 Mb, Intel Core I7 - Taktowanie Procesora 2.66-3.33 GHz, Magistrala FSB 2,4MHz-3,2 GHz, Cache L3 8MB • Procesory innych producentów jak: AMD, Cyrix …

45. Jednostka centralna • Procesor bywa też nazywany jednostką centralną(CPU, Central Processing Unit). • Część użytkowników jednostkę centralnąkojarzy z handlowym terminem określającym jednostką systemową komputera złożoną z elementów takich jak procesor, płyta główna, karta rozszerzenia, pamięć operacyjna, dysk twardyzamkniętych we wspólnej obudowie, nie obejmującą takich urządzeń peryferyjnych jak monitor, klawiatura czy drukarka.

46. Cykl rozkazowy, operacje, program komputerowy, języki • Cykl rozkazowy: • RR <= Pao[LR] • LR <= [LR]+1 • RR = OR + AR - część operacyjna (operacja)i część adresowa (argument). Argument do JAL i wykonana operacja. • Operacje: arytmetyczno logiczne (arytmetyczne, logiczne, specjalne), organizacyjne - we/wy, przesłań, sterujące (np. przerwania). • Program komputerowy musi składać się z rozkazów z listy rozkazów procesora. • Języki: język wewnętrzny asembler autokody języki algorytmiczne

47. Rozkazy procesora Do typowych rozkazów wykonywanych przez procesor należą: • kopiowanie danych • z pamięci do rejestru • z rejestru do pamięci • z pamięci do pamięci (niektóre procesory) • (podział ze względu na sposób adresowania danych) • działania arytmetyczne • dodawanie • odejmowanie • porównywanie dwóch liczb • dodawanie i odejmowanie jedności • zmiana znaku liczby • działania na bitach • iloczyn logiczny – AND • suma logiczna – OR • suma modulo 2 (różnica symetryczna) – XOR • negacja – NOT • przesunięcie bitów w lewo lub prawo • skoki • bezwarunkowe • warunkowe

48. Podstawowe elementy budowy komputera i ich funkcje Podstawowe 3 elementy budowy mikrokomputera: • Jednostka centralna (JC) - CPU - steruje pracą całego systemu i przetwarza informacje • Klawiatura - urządzenie we/wy - do wprowadzania poleceń i informacji do komputera • Monitor - urządzenie wyjścia - do wyprowadzania komunikatów i informacji przetworzonych • Do jednostki centralnej można podłączyć dodatkowo m. in.: - drukarkę,- "mysz" (mouse), joystick (drążek sterowniczy),- pióro świetlne, ploter, digitizer, skaner, modem…

49. Na płycie głównej są umieszczone wszystkie najważniejsze układy elektroniczne komputer • Procesor, który wykonując obliczenia i przetwarzając dane organizuje pracę całego zestawu komputerowego. Podstawowym parametrem procesora jest jego typ oraz częstotliwość taktowania, która określa ile operacji zostanie wykonanych w ciągu sekundy. Np. procesor z zegarem 400 MHz wykonuje ok. 400 mln operacji na sekundę. • Pamięć operacyjna RAM, o dostępie swobodnym - przechowuje program i dane do programu. Jest pamięcią ulotna, tzn. że po wyłączeniu zasilania ginie cała jej zawartość. Rozmiar pamięci ma decydujący wpływ na szybkość pracy komputera. • Karta graficzna VGA, którą wkładamy do tzw. gniazda rozszerzającego. Jest odpowiedzialna za tworzenie obrazu na monitorze. Podstawowymi parametrami kart graficznych są: rozdzielczość informująca z ilu punktów zbudowany jest obraz (np. 640x480, 800x600, 1024x768 i więcej) i liczba dostępnych kolorów (np. 256, 65536 i więcej). Parametry te są zależne od wielkości pamięci własnej umieszczonej na karcie graficznej.

50. Pamięci zewnętrzne i napędy wewnątrz komputera • Dysk twardy, który na stałe zintegrowany jest z mechanizmem napędowym. Składa się z kilku aluminiowych krążków, pokrytych substancją magnetyczną, umieszczonych na jednej osi i zamkniętych w hermetycznej obudowie. Między krążkami znajdują się głowice zapisująco-odczytujące. Informacje na dysku zapisane są na ścieżkach (okręgach współśrodkowych), które z kolei dzielą się na sektory. Podstawowym parametrem charakteryzującym twardy dysk jest jego pojemność (np. 8GB czy więcej). • Napęd dysków elastycznych, który służy do zapisywania-odczytywania dyskietek. Obecnie w komputerach IBM PC stosowane są dyskietki 3.5" p pojemności 1.44MB. • Napęd CD-ROM/DVD, służący do odczytywania dysków optycznych, charakteryzujących się jednokrotnym, trwałym zapisem. Podstawowym parametrem charakteryzującym CD-ROM jest szybkość transferu informacji wyrażona jako wielokrotność 150 KB/s, która określa standard odczytu płyt muzycznych. Np. CD-ROM "32x" odczytuje informacje z prędkością max 32x150 KB/s = 4800 KB/s.