FAKULTET STROJARSTVA I RAČUNARSTVA

SVEUČILIŠTE U MOSTARU

Asistent: Ana Knezović, mag.rač.

Nastavnik: Prof.dr.sc. Sven Gotovac

Arhitektura i organizacija digitalnog računala

Arhitektura računala

• Arhitektura računala je znanost (vještina?) oblikovanja računala radi ostvarivanja korisnikova zahtjeva.

To se postiže primjenom niza tehnika, postupaka i zahvata u svim hijerarhijskim razinama računala.

• Kao rezultat primjene postupaka, tehnika i zahvata u različitim

hijerarhijskim razinama, u skladu s modelom računala, nastao je širok spektar različitih računala koja se razlikuju po svojoj organizaciji i povezanosti sklopovskih komponenata, organizaciji programske opreme i namjeni – jednom riječju razlikuju se u arhitekturi.

ENIAC http://ftp.arl.mil/ftp/historic-computers/jpeg/eniac1.jpg

Von Neumannov model računala

Von Neumannov model računala – osnovne značajke

• Instrukcije svedene na numerički kod – podaci i instrukcije pohranjuju se na jednak način u istoj jedinici – memoriji

• Računalo – stroj za računanje mora imati jedinicu za izvršavanje

osnovnih aritmetičkih operacija – aritmetičku jedinicu • Jedinica koja “razumije” i tumači instrukcije te upravlja slijedom

izvođenja operacija – upravljačka jedinica • Računalo mora imati mogućnost komunikacije s vanjskim

svijetom (korisnikom, procesom, drugim računalom); jedinica koja mu to omogućava – ulazno-izlazna jedinica

Funkcijski model von Neumannova računala

Hijerarhijski model arhitekture računala

Mooreov zakon

• Gordon Moore, suosnivač Intela • 1965. uočava trend – dupliranje broja tranzistora po kvadratnom inču

svakih godinu dana (4 godine nakon izuma); danas – svakih dvije godine

Porodice procesora

Sabirnice

Vrste sabirnica

• Dijelovi računala su povezani pomoću posebne skupine vodiča koji se nazivaju sabirnicama (engl. Bus)

• Sabirnice su redovito izvedene kao vodiči na površini tiskane pločice, a izvedene su i na priključnice (konektore) unutar računala kako bi se mogli priključiti dodatni sklopovi.

• S obzirom na vrstu informacija koje prenose postoje tri osnovne vrste sabirnica:

Sabirnica podataka (engl. Data Bus)

– je skup vodiča za prijenos električnih signala koji predočuju podatke.

– Broj tih vodiča redovito odgovara količini bita koju odjednom može obraditi CPU. Tako, npr. 32-bitna računala redovito imaju sabirnicu podataka koja se sastoji od 32 vodiča.

Adresna sabirnica (engl. Address Bus)

– je skup vodiča za prijenos električnih signala koji predočuju adrese, a njihov broj ovisi o građi računala (npr. 20 linija).

Nadzorno-upravljačka sabirnica (engl. Control Bus)

– je skup vodiča za prijenos električnih signala koji predočuju nadzorne i upravljačke signale, a njihov broj i funkcija pojedinog vodiča razlikuje se od računala do računala.

Vrste sabirnica

Vrste sabirnica

• Širina podatkovne sabirnice podataka (npr. 32 bita, 64 bita) utječe na količinu podataka koja se u jednom memorijskom ciklusu može prenijeti preko podatkovne sabirnice. Ukoliko je širina podatkovne sabirnice npr. 32-bita onda je u jednom

memorijskom ciklusu moguće preko podatkovne sabirnice prenijeti 32 bita podataka (4B).

Ukoliko je širina podatkovne sabirnice npr. 64-bita onda je u jednom memorijskom ciklusu moguće preko podatkovne sabirnice prenijeti 64 bita podataka (8B).

• Širina adresne sabirnice podataka (npr. 32 bita, 36 bita) utječe na veličinu izravno adresirljivog memorijskog prostora.

Ukoliko je širina adresne sabirnice npr. 32-bita onda je moguće izravno adresirati 232 memorijskih lokacija. Ukoliko je veličina jedne memorijske lokacije 8 bita (1B), onda možemo reći da je ukupna količina izravno adresirljivog memorijskog prostora 232 B, odnosno 4 GB.

Ukoliko je širina adresne sabirnice npr. 36-bita onda je moguće izravno adresirati 236 memorijskih lokacija. Ukoliko je veličina jedne memorijske lokacije 8 bita (1B), onda možemo reći da je ukupna količina izravno adresirljivog memorijskog prostora 236 B, odnosno 64 GB.

Ciklus izvođenja operacije (čitanje podataka iz memorije)

Procesor (CPU)

Upravljačka sabirnica

(upravljački signali)

Memorija U/I

uređaji

Registri

ALU

Upravljačka

jedinica

Adresna sabirnica

(adresa mem.lokacije)

Podatkovna sabirnica

(podatak iz memorije)

Ciklus izvođenja operacije (zapisivanje podataka u memoriju)

Procesor (CPU)

Upravljačka sabirnica

(upravljački signali)

Memorija U/I

uređaji

Registri

ALU

Upravljačka

jedinica

Adresna sabirnica

(adresa mem.lokacije)

Podatkovna sabirnica

(podatak u memoriju)

Glavni dijelovi procesora ...

Hijerarhijska organizacija memorije

– Prema konvencijama brza memorija se naziva primarna memorija,

diskovi se nazivaju sekundarna, a magnetske trake tercijarna memorija.

Pitanja?