predavanje 03 hardver.ppt - lejla-bm.com.ba

1

33TEMATSKA CJELINATEMATSKA CJELINA

3.3.

OSNOVE RAČUNARSKOG HARDVERA

OSNOVNE FUNKCIJE RAČUNARAOSNOVNE FUNKCIJE RAČUNARA

Prihvatanje ulaza Prihvat podataka iz vanjskog svijeta Prihvat podataka iz vanjskog svijeta

Obrada (procesiranje) podatakaObavljanje aritmetičkih ili logičkih operacija (donošenje odluka)

nad podacima

Formiranje izlazaDobijanje informacija i slanje informacija u spoljnji svijet

Memorisanje informacija

2

Memorisanje informacija Slanje i skladištenje informacija u memoriju računara

2

OSNOVNE KOMPONENTE RAČUNARAOSNOVNE KOMPONENTE RAČUNARA

Ulazni uređaji Tastatura (keyboard) Tastatura (keyboard)

Miš (mouse)

Skener (flatbed scanner)

Čitač bar kodova

Mikrofon

3


Izlazni uređaji Monitor ili video displej Monitor ili video displej

Štampač

Ploter

Zvučnici

4

3


Centralna jedinica za obradu Procesor Procesor

Matična ploča

Primarna memorija

Napojna jedinica

Dodatne namjenske kartice

5


Memorije i memorijski uređaji Primarna memorija Primarna memorija

Memorija sa slučajnim pristupom RAM(Random Access Memory)

Sekundarna memorija Memorijski uređaji koji služe za dugotrajno

skladištenje podataka– Tvrdi diskovi HD (Hard Disk)

– CD i DVD jedinice

6

– Diskete, ZIP diskovi

– Magnetne trake

4

RAČUNARSKI HARDVERRAČUNARSKI HARDVER

Računarski hardver(computer hardware)(computer hardware) svi fizički (opipljivi) dijelovi računara

Hardver se mnogo rjeđe mijenja nego softver

Mogućnosti računara u najvećoj mjeri zavise od

7

najvećoj mjeri zavise od hardvera i njegovog kvaliteta (performanse)


8

5

PREDSTAVLJANJE PODATAKA U PREDSTAVLJANJE PODATAKA U RAČUNARURAČUNARU

Informacija Obrađeni podaci koji daju novo značenje Obrađeni podaci koji daju novo značenje

Informacija je bilo šta što može biti predmet komuniciranja

Informacije se pojavljuju u mnogim oblicima Riječi, brojevi, slike

Audio, video, animacije

9

j

BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM

Računarske informacije su digitalnedigitalne

Bit ili binarna cifra Najmanja jedinica informacija

Može da ima samo dvije vrijednosti 1 ili 0

Može da predstavlja brojeve, kodove ili naredbe

10

Bajt skup od 8 bita

6


Korištenjem dva simbola (0 i 1) mogu biti predstavljeni svi brojevi i nad njima se mogu obavljati proizvoljnesvi brojevi i nad njima se mogu obavljati proizvoljne aritmetičke operacije Bilo koji broj može se posmatrati kao komponente svojih

pozicionih vrijednosti od kojih je svaka stepen broja dva

Dekadni broj 19 predstavlja se binarno kao 00010011

11


Brojevi zapisani s bitovima

Binarni brojni sistemBinarni brojni sistemSvi brojevi su predstavljeni preko

kombinacija samo dvije binarne cifre

Decimalni brojevi se mogu konvertovati u binarne i obratno

Obrada binarnih brojeva je t k i d k i ik

12

potpuno skrivena od korisnika računara

7

ASCII kôd Najčešće korišten kôd

KODIRANJEKODIRANJE

Najčešće korišten kôd

American Standard Code for Information Interchange

Jednoznačno kodira 256 znakova

Unicode Kodna šema koja podržava 65.000

jedinstvenih karaktera (znakova)

13


Instrukcije programa su u binarnom zapisu Sačuvani programi se smještaju kao skupine bitova Sačuvani programi se smještaju kao skupine bitova

Programske instrukcije su prezentirane u binarnoj notaciji kao odgovarajući kodovi instrukcija

14

8


Osnovni nedostatak kod binarnog predstavljanja brojeva je predugačak zapis brojaje predugačak zapis broja

U računarskim sistemima najčešće se koristi heksadecimalni brojni sistem

Heksadecimalni brojni sistem raspolaže sa 16 cifara: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F

Primjeri:0100 0001 b 41 h

15

0100 0001 b = 41 h

1010 0111 b = A7 h

DEC BIN HEX

0 0000 0

1 0001 1

2 0010 2

BROJNI SISTEMIBROJNI SISTEMI

2 0010 2

3 0011 3

4 0100 4

5 0101 5

6 0110 6

7 0111 7

8 1000 8

9 1001 9

Osnova za preračunavanje

16

10 1010 A

11 1011 B

12 1100 C

13 1101 D

14 1110 E

15 1111 F

9


Obilježavanje: Bit b Bit b

Bajt B

Bajt

Kilobajt (kB)

Megabajt (MB)

Gigabajt (GB)

= 8 b

= 1024 B = 210 B

= 1024 kB = 210 kB

= 1024 MB = 210 MB

17

g j ( )

Terabajt (TB)

Petabajt (PB)

= 1024 GB = 210 GB

= 1024 TB = 210 TB

MATIČNA PLOČA RAČUNARAMATIČNA PLOČA RAČUNARA

Sistemska ili matična ploča (motherboard)

Povezuje komponente i omogućava komunikaciju Povezuje komponente i omogućava komunikaciju između pojedinih dijelova računara

Od matične ploče zavisi: Performansa

Tip procesora kojeg podržava (AMD, Intel)

Integrirane komponenteK t l k fik LAN či USB iklj č k fl di k

18

Kontroler za zvuk, grafiku, LAN čip, USB priključak, floppy disk kontroler

10

MATIČNA PLOČA RAČUNARAMATIČNA PLOČA RAČUNARA

19

Dijagram savremene matične ploče

11

CPUCPU

Centralna jedinica za obradu CPU (Central Processing Unit)(Central Processing Unit)

CPU (mikroprocesor, µP ) Poluprovodnički čip

Interpretira i izvršava programske instrukcije

Nadgleda aritmetičke i logičke operacije nad podacima

21

Broj tranzistora u jednom čipu se udvostručava svakih 18 mjeseci

CPUCPU

Komunicira sa svim ostalim dijelovima računara indirektno prekodijelovima računara indirektno preko memorijeBIU Bus Interface Unit

Izvršavanje instrukcijaEU Execution Unit

ALU Arithmetic Logic Unit

Kompleksan skup elekronskih kola

22

Kompleksan skup elekronskih kola(sastoji se od stotina miliona tranzistora i dioda)

12

CPUCPU

23

REGISTRIREGISTRI

Registri opšte namjene privremeno čuvanje rezultata

IP (Instruction Pointer) registar sadrži adresu IP (Instruction Pointer) registar sadrži adresu sljedeće instrukcije koju BIU treba da prenese iz memorije u procesor

PSW (Processor Status Word) registar koji služi da zapamti nekoliko važnih osobina posljednjeg rezultata dobijenog iz ALU-a i određene postavke procesora

24

13

CPUCPU

Koraci koje obavlja CPU:

Prihvat (fetch) naredbi iz RAM a Prihvat (fetch) naredbi iz RAM-a

Dekodiranje naredbe

Čitanje podataka iz RAM-a (ako se zahtijeva u naredbi)

Izvršenje naredbe

Upis rezultata obrade (u MEM ili periferijsku jedinicu)

25

CPUCPU

Pipelining Prije nego što procesor završi s obradom prve instrukcije Prije nego što procesor završi s obradom prve instrukcije,

započinje se obrada naredne instrukcije

Omogućeno povećanje brzine obrade instrukcija

Standardna karakteristika procesora

26

14

CPUCPU

KompatibilnostSoftver nije neminovno kompatibilan sa svakim CPU-omSoftver nije neminovno kompatibilan sa svakim CPU om

Softver napisan za PowerPC familiju procesora ugrađenih u Macintosh računare ne radi na Intelovim procesorima

Softver napisan za Linux ne radi pod Windows OS

Oba sistema rade na PC-ovima s Intelovim mikroprocesorima

CPU-ovi u okviru iste familije su po pravilu kompatibilni s prethodnim verzijama

Noviji procesori mogu da izvršavaju sve instrukcije koje se

27

Noviji procesori mogu da izvršavaju sve instrukcije koje se izvršavaju i na starijim modelima

CPUCPU

Proizvođači Intel Intel

Pentium, Celeron, Xeon, Itanium

AMD Serija Athlon

Motorola MC68xxx, PowerPC (za Macintosh)

28

15

PERFORMANSE CPUPERFORMANSE CPU--aa

Aplikacije zahtijevaju brže mašine u cilju postizanja zadovoljavajućih rezultatazadovoljavajućih rezultata

Ukupne performanse računara su određene sa: Brzinom takta (clock speed) procesora

Izražava se gigahercima

1GHz = milijarda taktnih ciklusa u sekundi

Arhitekturom i dužinom riječi procesora Radne stanice i serveri koriste 64-bitne procesore

29

Većina PC-ova koristi 32-bitne procesore

Neki ugrađeni računari te računari posebne namjene koriste još uvijek 8-bitne i 16-bitne procesore

PERFORMANSE CPUPERFORMANSE CPU--aa

MIPS MIPS (milion instrukcija u sekundi) MIPS (milion instrukcija u sekundi)

Ukupan broj instrukcija koje se mogu obaviti u jedinici vremena

Nije toliko od interesa računari obavljaju različite poslove

Megaflopsi Milioni operacija s pokretnom decimalnom tačkom koje

procesor može da izvrši za jednu sekundu

30

16


Performanse

Tehnike za povećanje računarske moći su: Tehnike za povećanje računarske moći su: Paralelno procesiranje

Server klasteri

31


BIOS (Basic Input/Output System) osnovni set instrukcija za pokretanje računarainstrukcija za pokretanje računara

Memorijski slotovi prihvat RAM memorije, obično ih ima više

PCI (Peripheral Component Interconnect) slotovi: (ISA, EISA) konektori za zvučne, TV, mrežne, grafičke kartice, itd.

AGP (Accelerated Graphics Port) port: konektor

32

AGP (Accelerated Graphics Port) port: konektor isključivo namijenjen za grafičke kartice, karakterizira ga veća brzina od PCI-a

17


IDE (Integrated Drive Electronics) konektori služe za spajanje PATA hard diskova, optičkih uređaja p j j p j(DVD/CD-ROM/RW) obično postoje dva konektora

SATA (Serial Advanced Technology Attachment) konektori ova tehnologija je nešto novijeg datuma nego PATA, služi za konektovanje SATA hard diskova i ima bolje performanse

USB (Universal Serial Bus) priključci služe za priključivanje spoljnih uređaja (printeri memorijski

33

priključivanje spoljnih uređaja (printeri, memorijski stickovi, itd.) najnoviji standard je USB 2.0

Legacy konektori prevaziđeni konektori (serijski i paralelni), podrška starim uređajima, sve manje se koriste, odlikuje ih mala brzina


Konektori za periferije konektori za miš i tastaturu su također veoma stari i nisu se previše mijenjali.su također veoma stari i nisu se previše mijenjali. Danas se sve više proizvode za USB standard

CMOS baterija pamti osnovne postavke i sadrži u sebi sistemski sat

Integrisani dijelovi većina ploča danas ima već ugrađene audio (zvučne), mrežne, pa i grafičke čipove

34

čipove

Naponski konektor preko njega matična ploča dobija napon (od AC/DC konvertora), te ga raspodjeljuje ostalim dijelovima na matičnoj ploči

18

MAGISTRALE, PORTOVI I PERIFERIJEMAGISTRALE, PORTOVI I PERIFERIJE

Na matičnoj ploči računara informacije se prenose između pojedinih računarskih komponenti prekoizmeđu pojedinih računarskih komponenti preko skupa veza koji se zove sistemska magistrala (system bus) ili samo bus

35

CPUCPUPRIMARPRIMARNANA


DATA BUSDATA BUS

ADDRESS BUSADDRESS BUS

CPUCPUMEMORIJAMEMORIJA

36

CONTROL BUSCONTROL BUS

ULAZNI

UREĐAJI

IZLAZNI

UREĐAJI

SEKUNDARNA

MEMORIJA

19

MAGISTRALE, PORTOVI I PERIFERIJEMAGISTRALE, PORTOVI I PERIFERIJE

Magistrale Tipično imaju 32 ili 64 veze Tipično imaju 32 ili 64 veze

Povezuju memorijske jedinice

Povezuju proširive slotove

Povezuju spoljašnje magistrale i portove

Slotovi i portovi Olakšavaju jednostavno povezivanje

37

j j p jspoljašnjih uređaja (periferne jedinice)

MEMORIJAMEMORIJA

RAM - Random Access Memory Dinamička – zahtijeva osvježavanje sadržaja Dinamička zahtijeva osvježavanje sadržaja

tokom rada

Statička – zahtijeva stalno napajanje

ROM - Read Only Memory PROM: Sadržaj se može upisati jedanput

EPROM: Može se brisati ultraljubičastom svjetlošću

38

EEPROM: Može se brisati električno

Flash: Dozvoljava višestruki upis

20

MEMORIJAMEMORIJA

RAM memorija – memorija sa slučajnim pristupom Poluprovodničke komponente Poluprovodničke komponente

Koristi se za privremeno memorisanje programskih instrukcija i podataka

Jedinstvene adrese, podaci se mogu smjestiti na bilo koju lokaciju

Brz pristup (čitanje i upisivanje)

Informacije ne ostaju memorisane kada se isključi napajanje

39

MEMORIJAMEMORIJA

ROM memorijaPodaci se memorišu permanentno Podaci se memorišu permanentno

Po pravilu se u ovu memoriju upisuju startup instrukcije i drugi permanentni podaci

Flash memorije Koriste se u telefonima, pejdžerima, prenosivim

računarima, PDA uređajima, itd. Moguć je višestruki upis

S d ž j č i d t j j

40

Sadržaj se čuva i u odsustvu napajanja

21

HIJERARHIJA KOD MEMORIJAHIJERARHIJA KOD MEMORIJA

Brz

ina

Kap

acite

t

RAM

Cache

CPUregistri

41

Sekundarna memorija

MEMORIJAMEMORIJA

CPU registri Privremene lokacije za međurezultate i tekuće instrukcijej j

Cache memorija L1 – interno u procesoru L2 - Brza memorija između CPU-a i RAM-a, za podatke koje

CPU često traži ~ 1MB

RAM Read/write memorija za prihvat podataka i instrukcija programa

koji se izvršava ~ 256 512 1024 2048 MB

42

koji se izvršava 256, 512, 1024, 2048 MB

Sekundarna memorija Masovna memorija s podacima i programima ~ 200 GB Dio ove memorije može da se koristi za virtualnu memoriju

22

PRISTUP MEMORIJI I PERIFERIJAMAPRISTUP MEMORIJI I PERIFERIJAMA

Mehanizam prekida - omogućava efikasniji rad računara s periferijamap j Eksterni Interni

Direktan pristup memoriji DMA (Direct Memory Access) predstavlja direktan transfer podataka između periferije i memorije bez posredovanja procesora u tom transferu

43

NAPAJANJE RAČUNARANAPAJANJE RAČUNARA

Konverzija AC u DC napajanje Mrežni napon od 220 V pretvara p p

se u 3,3 V, 5 V i 12 V

Ima sopstveno hlađenje Glavna karakteristika napojne

jedinice je njena snaga Snaga napojne jedinice se

izražava u vatima (W)

44

23

NOTEBOOK RAČUNARINOTEBOOK RAČUNARI

Režim hibernacije Trajanje baterije – važna karakteristikaj j j Autonomni rad – od 1 do 8 sati

Režim hibernacije (hibernation mode) U cilju smanjenja utroška energije i produženja vremena između

dva punjenja Kada se računar duže ne koristi a ostao je uključen, svi aktivni

podaci iz RAM-a se pohranjuju na tvrdi disk, a računar je praktično isključen

45

PLUG & PLAYPLUG & PLAY

Uključivanje ili isključivanje (memorija, čipova, dodatnih pločica, flash memorija, uređaja, itd.) mijenja p j j ) j jkonfiguraciju računara

Plug and Play tehnologija – nije potrebno posebno podešavanje i setovanje

Po prvi put viđeno na Apple Macintosh računarima Kod starijih računara ovakve akcije su zahtijevale

izmjenu switcheva ili jumpera

46

24


Perspektive Nova laserska tehnologija nazvana EUVL (Extreme Ultraviolet g j (

Lithography) drastično će povećati performanse i smanjiti dimenzije čipova

Superprovodnici koji provode elektricitet bez zagrijavanja će povećati brzinu računara za dva reda veličine

U optičkim računarima signali se prenose svjetlošću, a ne električnim impulsima

47

ZAKLJUČAKZAKLJUČAK

Računari manipuliraju sekvencama bitova binarnim reprezentima informacija

CPU izvršava programske instrukcije koje su također kodirane kao nizovi bitova, obavljajući računske i logičke operacije kojima se ulazni podaci transformišu u izlazne podatke

Svi CPU-ovi nisu međusobno kompatibilni CPU koristi:

RAM memoriju kao privremenu memoriju za instrukcije i podatke

ROM memoriju sadrži nepromjenljive informacije koje služe kao

48

ROM memoriju, sadrži nepromjenljive informacije koje služe kao referentni materijal za CPU u toku izvršavanja programskih instrukcija

CPU, radna memorija, kontroleri, generatori taktova, itd., nalaze se na matičnoj ploči i povezani su odgovarajućim sabirnicama

predavanje 03 hardver.ppt - lejla-bm.com.ba

Documents