1

1

ELEMENTI DIGITALNIH RAČUNALNIH SUSTAVA

• BROJEVNI SUSTAVI• KOD I KODIRANJE • RAČUNALNA ARITMETIKA • RAČUNALNA LOGIKA

2

Ostali kodoviSmještaj grafema specifičan za Hrvatsku

Američka kodna tablica nosi naziv 437 - UNITED STATES8-bitni ASCII kôd 28 = 256 različitih znakova

američka tvrtka 'IBM' znakove našeg pisma ugradila u kodnu tablicu 852 (Latin II) za MS-DOS aplikacije,

te 'Microsoft' i tablica 1250 (Latin 2) za MS-WINDOWS aplikacije.1250 kodna tablica vrlo je slična tablici ISO 8859-2 (Latin 2) koju preporučuje međunarodna organizacija za standarde.

ISO 10646 UNICODE: 1 znak 16 bita 216 = 65536 različitih znakova

3

KOD i KODIRANJEKRIPTOGRAFIJA - posebna djelatnost, koja se bavi kodiranjem podataka u svrhu njihove zaštite od nedozvoljenog uvida.- neprestano se mijenja pridružena kodna zamjena za pojedine kodne elemente pod kontrolom generatora ključa koji na taj način ŠIFRIRA podatke pred slanje poruke ili tijekom samog slanja.

Isti generator u postupku prijema podataka vrši DEŠIFRIRANJE podataka. Raznolikost u miješanju kodnih elemenata i veličina raspona bez ponavljanja sekvence postupka kodiranja, parametri su prema kojima se ocjenjuje kvaliteta generatora ključa.

4

KOD i KODIRANJESAŽIMANJE (KOMPRESIJA) – ostvaruje se posebnim metodama kodiranja radi bržeg prijenosa podataka na daljinu.Dobar kompresor može i do 6 puta smanjiti ukupni obim podataka pred slanje poruke. DEKOMPRESIJE - podaci se 'raspakiraju' u izvorni oblik.

smanjuje se vrijeme prijenosa podataka na daljinu.ARHIVIRANJE podataka na medije za trajno pamćenje

Metode sažimanja raznolike su - temelj je skraćivanje kodova koji se ponavljaju

5 6

RAČUNALNA ARITMETIKA

Binarna aritmetika

Računske operacije s binarnim brojevima jednostavne su,

samo treba poštivati matematička pravila

2

7

Primjer I

Pretvaranje dekadnih brojeva 15 i 5 u binarne iosnovne računske operacije s njima

Analogno zadanom slijedi:

a.) zbrajanje:

8

b.) oduzimanje:

c.) množenje:

d.) dijeljenje:

9

metoda DRUGOG KOMPLEMENTA

1. Dodati umanjitelju onoliko "0" na početak koliko je potrebito

da ima isti broj znamenki kao umanjenik.

2. Umanjitelju se određuje I komplement tako

da se sve "0" u umanjitelju pretvore u "1", a "1" se pretvore u "0".

3. I komplementu umanjitelja određuje se II komplement tako

da mu se pribroji iznos 1. II K = I K + 1. Umanjeniku se pribroji II komplement umanjiteljate se u dobivenom zbroju izostavi bit najveće težine. Preostali rezultat je tražena razlika.

Zanemareni bit najveće težine naziva se PRELJEV i on je uvijek "1" 10

Primjer IIOduzimanje dekadnih brojeva 15 i 5 pomoću metode II komplementa.

POSMAK ROTACIJA

11

Primjer IIIPosmak i rotacija binarnog broja 110001B u osam bit-nom registruu lijevu i desnu stranu. 1100012 = 001100012 ( = 49 dekadno

a.) posmak u lijevo:

b.) posmak u desno

c.) rotacija u lijevo

d.) rotacija u desno12

Rračunske operacije u računalu prevode se u zbrajnje• označavanja brojeva MSB-bit predstavlja predznak

("1" za negativni i "0" za pozitivni broj), • svi negativni brojevi se s preostalim bit-ovima prikazuju kao

II komplement prirodnog binarnog slijeda.

3

13

RAČUNARSKA LOGIKA

DVA definirana fizikalna stanja:

Zakoni LOGIČKIH PRIJEDLOGA - ISTINITI ili NEISTINITI.

George Boole

Logika skupova

14

1. Operacija NO ( NE ) --- negacija postojećeg stanja2. Operacija OR ( ILI ) ---

zahtijeva barem jedno istinito stanje za rezultat "1" pri obradi3. Operacija AND ( I ) ---

zahtijeva sva istinita stanja za rezultat "1" pri obradi4. Operacija NOR ( NILI ) --- negacija OR 5. Operacija NAND ( NI ) --- negacija AND 6. Operacija EXOR ( isključivi ILI ) ---

zahtijeva samo jedno istinito stanje za rezultat "1" pri obradi

LOGIČKE OPERACIJE

15

1. Tablica istine operacije NE:

2. Tablica istine operacija ILI, NILI i isključivi ILI

16

3. Tablica istine operacija I i NI

17

Osnovni logički sklopovi računala

18

Primjer I

Realizacija zbrajanja binarnih brojeva u računalu:

4

19

Realizacija sumatora za binarne brojeve 'A' i 'B'

20

Asinhrono binarno brojilo

21

INTEGRIRANI SKLOP - 'ČIP' (u žargonu - žohar),

nerijetko sadrži više tisuća logičkih sklopova koji

izvršavaju razne INSTRUKCIJE date računalu

brzinom čak do sto miliona instrukcija u sekundi (100 MIPS-a).

'Pentium®4 3.6GHz' 'Pentium®4 2.8GHz',

von Neumannovmodel računala

DIJELOVI RAČUNALAmatična pločaCPU - ProcesorRAM- Radna memorija tvrdi diskCD ili DVD pogon (optički zapisi) disketni pogongrafička karticakućištemodemzvučna karticamištipkovnicazaslon

23

ORGANIZACIJA I STRUKTURA DRS

klavijatura-pojačalo-zvučnik,

Obrada - upravljanje (control), i pohranu (storage) i može se razmatrati u tehničkoj ili programskoj domeni.Metode obrade podataka su:

Obrada u nizu (batch processing)

Obrada po unosu (on-line processing)

Obrada u radu (real time processing) 24

DEFINICIJA DRS

Digitalno računalo je elektronički uređaj namijenjen za obavljanje različitih računskih i logičkih operacija i samo je jedna od komponenti (sastavnih dijelova) Digitalnog Računalnog Sustava (DRS), koji se sastoji od:

HARDWARE

SOFTWARE

LIFEWARE

ORGWARE

5

25

Organizacija 8 bit-nog računalnog sustava.

26

Kvalitativni udio komponenti DRS prema namijeni

27

Podijela sustava programske potpore

28

Elementi operativnog sustava DRS

MONITOR, kratki program za nadzor svih resursa.

29

STRUKTURA OPERACIJSKOG SUSTAVA

Sastavnice operacijskog sustava

Upravljanje procesima, radnom memorijom, sekundarnom memorijom, ulazom/izlazom, datotekamaZaštita dijelova računarskog sustavaOtkrivanje pogrešakaTumačenje upravljačkih naredbiUmrežavanje (Networking)

30

Razina OS kod različito koncipiranih sustava

6

31

Struktura MS DOS operacijskog sustava

ROM BIOS programska podrška uređaja

MS DOS programskapodrška uređaja

Rezidentni sistemski programi

Aplikacijski programi

32

Stara verzija UNIX operacijskog sustava

Korisnički programi

Ljuska i prevoditelj naredbi ilitumač sistemskih biblioteka

Sistemski pozivi i veza s jezgrom

Veza jezgre sa samom jezgrom

Komunikacija sterminalima,

procedure prijemai predaje znakova

Sklop za upravljenjeterminalom

Sklop za upravljenjediskom

Sklop za upravljanjeradnom memorijom

Sustavi datotekaupisivanje datotekau memoriju s diska

i iz memorije na disk

Dodjela procesora,upravljanje radnom

memorijom,virtualna memorija

,

33

Slojevita struktura OS/2

Aplikacije

Podsustavi Podsustavi Podsustavi

Aplikacije Aplikacije

Sučelje s aplikacijskim programima ( )Application-Programming Interface API

Sistemskajezgra

- upravljanje memorijom- upravljanje procesima-upravljanje upređajima

pogonskiprogrami

pogonskiprogrami

pogonskiprogrami

pogonskiprogrami

Korisnik poslužitelj model

Korisničkiproces(client)

Korisničkiproces(client)

Upravljanjeprocesima(server)

Upravljanjedatotekana

(server)

Upravljanjememorijom

(server)

Jezgra operacijskog sustava (kernel)

Korisničkarazina

Sistemskarazina

35

Pojednostavljena arhitektura Windows NT

SistemskiprocesiSystem

processes

Uslugeposlužitelja

Serverservices

Okoliškorisnika

Environmentsubsystems

Korisničkeaplikacije

Userapplications

Biblioteka za dinamičko vezivanjeDynamic link libraries DLL

Izvršni moduliExecutive

Upravljanje uređajimaDevice drivers

JezgraKernel

Prozori i grafikaWindowing and

graphics

korisničkarazina

sistemskarazina

Razina abstrakcije sklopovljaHardware abstraction layer HAL

36

Podjela memorije

operacijskisustav

korisničkiprostor

slobodnamemorija

0

512k

7

37

Organizacija radne memorije brzih računalnih sustava

38

39

Organizacija podataka na računalu

Organizacija podataka na disku:

Predstavlja logičko sređivanje podataka s obzirom na fizičke odnose među podacima, posebno s obzirom na tehničku osnovicu kojom se podaci obrađuju

Podaci se organiziraju u slijedeće logičke cjeline:

PARTICIJE – logička cjelina tvrdog diska čija je veličina postavljena od korisnika , a može zauzeti dio ili cijeli disk (primarna , sekundarna)

KAZALO – imenik ili tabela koja primarno sluzi za preslikavanje simboličkog imena datoteka u fizičku adresu