arkitekture kompjuteri leksioni i

Download Arkitekture Kompjuteri Leksioni I

Post on 18-Apr-2015

312 views

Category:

Documents

11 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Arkitekture KompjuteriLeksioni I Evolucioni i kompjuterave dhe performanca

Arkitektura dhe Organizimi 1 Arkitektura perfshin ato atribute qe jane te dukshme per programuesitSeti i Instruksioneve, numri i biteve te perdorur per perfaqesimin e te dhenave, mekanizmat I/O, teknikat e adresimit. p.sh. A ka instruksion shumezimi?

Organizimi perfshin menyren se si vecorite implementohenSinjalet e kontrollit, nderfaqet, teknologjia e memories. p.sh. A ka nje njesi hardware per shumezimin apo kryhet me mbledhje te njepasnjeshme?

Arkitektura dhe Organizimi 2 E gjithe familja Intel x86 ndan te njejten arkitekture Familja IBM System/370 ndan te njejten arkitekture te pergjithshme Kjo sjelle nje kompatibilitet te koditTe pakten prapa

Organizimet ndryshojne ndermjet versioneve te ndryshme

Struktura dhe Funksioni

Strukture eshte menyra se si komponentet lidhen me njeri tjetrin. Funksion eshte operimi i cdo komponenti individual si pjese e struktures

Funksion

Te gjithe funksionet e kompjuterit jane:Perpunimi i te dhenave Ruajtja e te dhenave Zhvendosja e te dhenave Kontrolli

Struktura Niveli kryesor

Periferike

KompjuterNjesia kryesore e perpunimit Memoria

Kompjuter

Nderlidhja e sistemit

Hyrje Dalje Linjat e komunikimit

Struktura CPU-ja

CPUKompjuterI/O BUS Memoria CPU

Regjistra

Njesia Arithmetike Logjike

Nderlidhja e brendshme e CPU Njesia e kontrollit

Struktura Njesia e Kontrollit

Njesi KontrolliCPUALU BUS Regjistra Njesi kontrolli

Sekuenca e veprimeve Dekoderat dhe Regjistrat e njesise

Kontrolli i memories

ENIAC - kryesore Electronic Numerical Integrator And Computer Eckert dhe Mauchly Universiteti i Pennsylvania Filloi ne 1943 Perfundoi ne 1946Shume vone shrytezime ushtarake

U perdor deri ne vitin 1955

ENIAC - detaje Decimal (jo binare) 20 akumulator me 10 shifra Programohej manualisht me celesa 18,000 tuba me vakum 30 ton 1400 m2 140 kW fuqia e konsumuar 5,000 mbledhje/s

von Neumann/Turing Koncepti i ruajtjes se programit Memoria kryesore ruan te dhenat dhe programet ALU vepron mbi te dhena binare Njesia e kontrollit interpreton instruksionet qe vijne nga memoria dhe i ekzekuton Paisjet hyrje dalje komandohen nga njesia e kontrollit Instituti ne PrinctonIAS

Perfunduar ne 1952

Struktura e makines se von Neumann

IAS - detaje 1000 x 40 bit fjaleNumra binare 2 x 20 bit instruksione

Grupi i regjistrave(ruajtja ne CPU)Memory Buffer Register Memory Address Register Instruction Register Instruction Buffer Register Program Counter Accumulator Multiplier Quotient

Struktura e IAS detaje

Kompjutera Komerciale 1947 - Eckert-Mauchly Computer Corporation UNIVAC I (Universal Automatic Computer) Perllogaritjet per censusin ne US ne 1950 U be pjese e korporates Sperry-Rand Ne fund te viteve 50 - UNIVAC IIMe i shpejte Me shume memorie

IBM Paisje qe procesonin letra me vrime 1953 - seria 701Kompjuteri i pare i IBM me program ne memorie Perllogaritje shkencore

1955 seria 702Aplikacione biznesi

Paraprine serite 700/7000

Tranzistoret Zevendesuan tubat me vakum Te vegjel Te lire Me pak nxehtesi e cliruar Te ndertuara prej silici (Rera) Te shpikura ne 1947 ne laboratoret e Bell William Shockley et al.

Kompjuterat e bazuar ne tranzistore

Gjenerata e dyte e makinave IBM 7000 DEC - 1957Prodhuan PDP-1

Struktura DEC - PDP-8

Mikroelektronika

Kompjuteri perbehet nga porta llogjike, qeliza memorie dhe nderlidhje Keto mund te prodhohen ne nje gjysem percjelles p.sh. Shtrese silici

Gjeneratat e Kompjuterave Tuba vakumi- 1946-1957 Tranzistore - 1958-1964 Shkalle e ulet integrimi(SSI) - 1965Deri ne 100 paisje per chip

Shkalle e mesme integrimi(MSI) - 1971100-3,000 paisje ne chip

Shkalle e larte integrimi(LSI) - 1971-19773,000 - 100,000 paisje ne chip

Shkalle shume e larte integrimi(VLSI) 1978 -1991100,000 - 100,000,000 paisje ne chip

Shkalla ultra e integrimit(ULSI) 1991 Mbi 100,000,000 paisje ne chip

Ligji i Moore Rritje e densitetit te komponenteve ne chip Gordon Moore bashkethemeluesi i Intel Numri i tranzistoreve ne chip do te dyfishohet cdo vit Qe nga 1970 shkalla e rritjes se dendesitetit ka rene Numri i tranzistoreve dyfishohet cdo 18 muaj Kosto e chipit ka ngelur pothuajse e pandryshuar Dendesiteti i larte i paketimit do te thote rruge elektrike me te shkurtra Permasa me te vogla do te thote fleksibilitet me i larte Konsum me i vogel kerkesa per ftohje me te zbutura Me pak nderlidhje rrisin besueshmerine

Rritja e numrit te tranzistoreve

Revolucioni I Kompjuterave Progresi ne teknologjine e kompjuteraveI parashikuar nga ligjet e Moore

Ben aplikacionet e reja te munduraKompjutera ne automobile Telefona Projekti I gjenomes se njeriut World Wide Web Motoret e kerkimit

Klasat e kompjuterave Kompjuterat desktopPerdorim i pergjithshem, varietet i softit Subjekt i tradeoff kosto/performance

Kompjuterat serverBazohen ne rrjeta Kapacitet i larte, performance, besueshmeri Nga serverat e vegjel deri tek godinat e tera

Kompjuterat EmbeddedTe fshehur si komponente te sistemit Kufizime te rrepta mbi fuqi/performance/kosto

Tregu i procesoreve

Cfare do te shikojme me tej? Si programet perkthehen ne gjuhe makineDhe si hardware-i i ekzekuton ato

Nderfaqja hardware/software Kush e percakton performancen e nje programiDhe si mund te permiresohet

Si projektuesit e hardware-it permiresojne performancen Cfare eshte perpunimi ne paralel

Te kuptojme performancen AlgoritmatPercaktojne numrin e operacioneve qe ekzekutohen

Gjuhet e programimit, kompilatori, arkitekturaPercaktojne numrin e instruksioneve makine per cdo operacion

Sistemet e memories dhe procesoritPercaktojne sa shpejte ekzekutohen instruksionet

Sistemi I/O (duke perfshire SO)Percakton sa shpejte kryhen veprimet I/O

Poshte programit Programi aplikativI shkruar ne gjuhe te nivelit te larte

Software i sistemitKompilatori: perkthen kodin ne komanda te makines Sistemi operativ: kodi i sherbimit Menaxhimi i I/O Menaxhimi i mem. dhe storage Skedulimi i detyrave dhe menaxhimi i burimeve

Hardware-iProcesori, memoria, kontrollerat I/O

Nivelet e kodit te programit Gjuhe e nivelit te larteNiveli i abstraksionit me afer problemit Jep mundesi per produktivitet dhe portabilitet

Gjuha asemblerPerfaqeson ne menyre tekstuale instruksionet

Paraqitja ne hardwareBinary digits (bits) Instruksione te koduara dhe te dhena

Komponentet e nje kompjuteri Te njejtet komponente per cdo tip kompjuteriDesktop, server, embedded

Input/output perfshinPaisje per nderfaqen me perdoruesin Display, keyboard, mouse

Storage Hard disk, CD/DVD, flash

Adaptore rrjeti Per komunikimin me kompjutera te tjere

Anatomia e kompjuterit

Paisja dalese

Kablli i rrjetit

Paisja hyrese

Paisja hyrese

Anatomia e Mouse-i Mouse-i optikDioda iluminon rrafshin e poshtem Kamera me rezolucion te ulet Njesi e thjeshte perpunuese e imazhit Shikon per levizje ne drejtimet x, y

Butona dhe levizje vertikale

Shume me e sakte se mouse-i i vjeter

Monitori Monitori LCD : picture elements (pixels)Pasqyron permbajtjen e nje frame buffer

Ne brendesi

Ne brendesi te procesorit (CPU)

Datapath: kryen operacione ne te dhena Control: kontrollon datapath, memorie, ... Memoria CacheNje memorie e shpejt SRAM per akses direkt te te dhenave

Ne brendesi te procesorit AMD Barcelona: 4 processor cores

Abstraksionet Abstraksionet ne ndihmojme te merremi me kompleksitetinFshehin detajet e teperta te nivelit te ulet

Arkitektura e setit te instruksioneve (ISA)Nderfaqja hardware/software

Application binary interfaceISA + nderfaqja e software-it te sistemit

ImplementimiDetajet qe qendrojne poshte nderfaqes

Nje vend i sigurte per te dhenat Memoria kryesore volatile Humbet instruksionet dhe te dhenat me fikjen e makines

Memoria sekondare jo-volatile Disku magnetik Memoria flash Disku optik (CDROM, DVD)

Rrjeti Komunikim dhe ndarje e burimeve Local area network (LAN): EthernetBrenda nje godine

Wide area network (WAN: Internet Rrjeti Wireless : WiFi, Bluetooth

Trendi i teknologjise Teknologjia elektronike zhvillohetRritja e kapacitetit dhe performances Kosto e reduktuarViti 1951 1965 1975 1995 2005 Teknologjia Vacuum tube Transistor Integrated circuit (IC) Very large scale IC (VLSI) Ultra large scale ICKapaciteti DRAM

Rraporti relativ performance/kosto 1 35 900 2,400,000 6,200,000,000

Paisjet I/O Periferike me kerkesa H/D intensive Kerkesa per transferim te larte te te dhenave ne njesine e kohes Procesori mund ta menaxhoje Problem levizja e te dhenave Disa zgjidhje:Caching Buffering Buse nderlidhese me shpejtesi te larte Struktura busi te avancuara Konfigurime me disa procesore

Shpejtesia e transferimit ne paisje te ndryshme

Permiresimet ne organizimin dhe arkitekturen e chipit Rritja e shpejtesise hardware-ike te procesorit Perdorimi i memories se shpejte me afer procesorit (cache) Ndryshime ne organizim dhe arkitektureRritja e shpejtesise efektive te ekzekutimit Paralelizmi

Performanca e procesoreve Intel

Evolucioni x86 (1) 8080 8 bit data path Perdorur ne kompjuterin e pare personal Altair 8086 5MHz 29,000 tranzistore me i fuqishem 16 bit organizime te reja 8088 (8 bit bus i jashtem) perdorur ne PC IBM 80286 16 Mbyte memorie e adresueshme Nga madhesia 1Mb 80386 32 bit Suport per multi