arkitekture kompjuteri leksioni i_2013.pdf

Download Arkitekture Kompjuteri Leksioni I_2013.pdf

Post on 29-Nov-2015

242 views

Category:

Documents

18 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

dssdsd

TRANSCRIPT

  • Arkitekture Kompjuteri

    Leksioni I Evolucioni i kompjuterave dhe performanca

  • Situata ne sistemet kompjuterike

    Application

    Algorithm

    Programming Language

    Operating System/Virtual Machines

    Instruction Set Architecture

    Microarchitecture

    RegisterTransfer Level Gates

    Circuits

    Devices

    Physics

    2

  • Situata ne sistemet kompjuterike

    Instruction Set Architecture

    Microarchitecture

    RegisterTransfer Level

    Gates

    Circuits

    Devices

    Physics

    Application

    Algorithm

    Programming Language

    Operating System/Virtual Machines

    Arkitektura e Kompjuterave

    3

  • Arkitektura dhe Organizimi 1 Arkitektura perfshin ato atribute qe jane te

    dukshme per programuesit Seti 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

    implementohen Sinjalet 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 kodit Te 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

  • Pamja funksionale

  • Funksionet (a) Zhvendosja e te dhenave

  • Funksionet (b) Ruajtja

  • Funksionet (c) Perpunimi nga brenda

  • Funksionet (d) Perpunimi nga paisjet H/D (I/O)

  • Struktura Niveli kryesor

    Kompjuter

    Memoria

    Hyrje Dalje

    Nderlidhja e sistemit

    Periferike

    Linjat e komunikimit

    Njesia kryesore e perpunimit

    Kompjuter

  • Struktura CPU-ja

    Kompjuter Njesia Arithmetike Logjike

    Njesia e kontrollit

    Nderlidhja e brendshme e CPU

    Regjistra

    CPU

    I/O

    Memoria

    BUS

    CPU

  • Struktura Njesia e Kontrollit

    CPU

    Kontrolli i memories

    Dekoderat dhe Regjistrat e njesise

    Sekuenca e veprimeve

    Njesi kontrolli

    ALU

    Regjistra

    BUS

    Njesi Kontrolli

  • ENIAC - kryesore

    Electronic Numerical Integrator And Computer

    Eckert dhe Mauchly Universiteti i Pennsylvania Filloi ne 1943 Perfundoi ne 1946

    Shume 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 140 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 Princton IAS

    Perfunduar ne 1952

  • Struktura e makines se von Neumann

  • IAS - detaje

    1000 x 40 bit fjale Numra 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 II

    Me i shpejte Me shume memorie

  • IBM Paisje qe procesonin letra me vrime 1953 - seria 701

    Kompjuteri i pare i IBM me program ne memorie

    Perllogaritje shkencore 1955 seria 702

    Aplikacione 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 - 1957

    Prodhuan 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) - 1965

    Deri ne 100 paisje per chip Shkalle e mesme integrimi(MSI) - 1971

    100-3,000 paisje ne chip Shkalle e larte integrimi(LSI) - 1971-1977

    3,000 - 100,000 paisje ne chip Shkalle shume e larte integrimi(VLSI) -

    1978 -1991 100,000 - 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 kompjuterave

    I parashikuar nga ligjet e Moore Ben aplikacionet e reja te mundura

    Kompjutera ne automobile Telefona Projekti i gjenomes se njeriut World Wide Web Motoret e kerkimit

  • Klasat e kompjuterave Kompjuterat desktop

    Perdorim i pergjithshem, varietet i softit Subjekt i tradeoff kosto/performance

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

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

  • Trendi sot

  • Cfare do te shikojme me tej? Si programet perkthehen ne gjuhe makine

    Dhe si hardware-i i ekzekuton ato Nderfaqja hardware/software Kush e percakton performancen e nje

    programi Dhe si mund te permiresohet

    Si projektuesit e hardware-it permiresojne performancen

    Cfare eshte perpunimi ne paralel

  • Te kuptojme performancen Algoritmat

    Percaktojne numrin e operacioneve qe ekzekutohen

    Gjuhet e programimit, kompilatori, arkitektura Percaktojne numrin e instruksioneve makine

    per cdo operacion Sistemet e memories dhe procesorit

    Percaktojne sa shpejte ekzekutohen instruksionet

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

  • Poshte programit Programi aplikativ

    I shkruar ne gjuhe te nivelit te larte

    Software i sistemit Kompilatori: 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-i Procesori, memoria, kontrollerat

    I/O

  • Nivelet e kodit te programit

    Gjuhe e nivelit te larte Niveli i abstraksionit me

    afer problemit Jep mundesi per

    produktivitet dhe portabilitet

    Gjuha asembler Perfaqeson ne menyre

    tekstuale instruksionet Paraqitja ne hardware

    Binary digits (bits) Instruksione te koduara

    dhe te dhena

  • Abstraksionet

    Abstraksionet ne ndihmojme te merremi me kompleksitetin Fshehin detajet e teperta te nivelit te ulet

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

    Application binary interface ISA + nderfaqja e software-it te sistemit

    Implementimi Detajet qe qendrojne poshte nderfaqes

  • Komponentet e nje kompjuteri

    Te njejtet komponente per cdo tip kompjuteri Desktop, server,

    embedded Input/output perfshin

    Paisje 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

    Paisja hyrese

    Paisja hyrese

    Kablli i rrjetit

  • Anatomia e Mouse-i

    Mouse-i optik Dioda 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 Cache

    Nje memorie e shpejt SRAM per akses direkt te te dhenave

  • Ne brendesi te procesorit

    AMD Barcelona: 4