wykład 2 budowa komputerawilk/wyk-ic/w_ic2.pdf · budowa komputera w teorii i w praktyce....
TRANSCRIPT
Wykład 2
Budowa komputera
Wykład 2
Budowa komputera
W teorii W teorii
i w praktycei w praktyce
Generacje komputerów
0 oparte o przekaźniki i elementy mechaniczne (np. Z3),
1 budowane na lampach elektronowych (np. XYZ),
2 budowane na tranzystorach (np. Cray-1),
3 budowane na układach scalonych SSI i MSI (np. Odra 1305),
4 budowane na układach VLSI (np. PC),
5 projekty o niekonwencjonalnych rozwiązaniach,
np. komputer optyczny.
Generacja 1
Generacja 2
Generacja 3
Generacja 4
KOMPUTERSchemat funkcjonalny
KOMPUTERSchemat funkcjonalny
Jednostka
centralna(procesor)
Pamięć
Wejście Wyjście
wejście
wyjście
Procesor - elementyProcesor - elementy
� zespół rejestrów do przechowywania danych i wyników (rejestry mogą być ogólnego przeznaczenia,
lub mają specjalne przeznaczenie),
� jednostka arytmetyczna (arytmometr) do
wykonywania operacji obliczeniowych na danych,
� układ sterujący przebiegiem wykonywania programu.
Jedną z podstawowych cech procesora jest długość (liczba bitów) słowa, na którym wykonywane są
podstawowe operacje obliczeniowe (8, 16, 32, 64).
Procesor - rozkazyProcesor - rozkazy
� kopiowanie danych:
� z pamięci do rejestru
� z rejestru do pamięci
� z pamięci do pamięci (niektóre procesory)
� działania arytmetyczne:
� dodawanie
� odejmowanie
� porównywanie dwóch liczb
� dodawanie i odejmowanie jedności
� zmiana znaku liczby
Procesor – rozkazy cd.Procesor – rozkazy cd.
� działania na bitach:
� iloczyn logiczny - AND
� suma logiczna - OR
� suma modulo 2 (różnica symetryczna) - XOR
� negacja - NOT
� przesunięcie bitów w lewo lub prawo
� skoki
� bezwarunkowe
� warunkowe
PamięćPamięć
� ROM - tylko do odczytu, dane stałe, nie giną po wyłączeniu zasilania, np. BIOS
� RAM - do zapisu i odczytu, podstawowa pamięć komputera, obecnie 1 GB i więcej
� masowa - np. dyski, dyskietki, CD, DVD, taśmy - duże
pojemności (do TB), ale wolniejszy dostęp niż RAM
� FLASH – dane zapamiętane w "kondensatorach"
wewnątrz struktury pamięci. Nie giną po wyłączeniu zasilania (nawet przez 10 lat i więcej). Można je
zmieniać,kasować, zapisywać na nowo.
Pamięć rdzeniowaokoło 100 bitów
cała pamięć komputera Odra to ok. 1 500 000 bitów
Pamięć rdzeniowaokoło 100 bitów
cała pamięć komputera Odra to ok. 1 500 000 bitów
Pamięć półprzewodnikowaokoło 16 000 000 000 bitów
Pamięć półprzewodnikowaokoło 16 000 000 000 bitów
Urządzenia wejściaUrządzenia wejścia
� klawiatura
� Mysz
� Ekran dotykowy
� mikrofon
� joystick
� modem, karta sieciowa
� porty szeregowe, USB itd.
� Pamięci masowe
Urządzenia wyjściaUrządzenia wyjścia
� monitor
� drukarka
� głośniki
� karta sieciowa, modem
� porty szeregowe, USB
� pamięci masowe
System operacyjnySystem operacyjny
� komputer bez programu jest martwy,
� wpisywanie procedur zarządzających sprzętem i
pamięcią w każdym programie byłoby skomplikowane,
� programem odpowiadającym za zarządzanie
urządzeniami komputera, pamięcią, dyskami i innymi programami jest system operacyjny.
Budowa systemu operacyjnegoBudowa systemu operacyjnego
jądro
powłoka
użyszkodnicy
programy
sprzęt
Składniki systemuSkładniki systemu
� jądro - komunikuje się z komputerem przez sterowniki urządzeń i wykonuje kolejkowanie zadań, obsługę
pamięci
� powłoka - stanowi interpreter poleceń systemu
(komunikacja z użytkownikiem)
� programy - polecenia systemowe nie zawarte w jądrze, programy narzędziowe, programy użytkowe
Systemy operacyjne:Systemy operacyjne:
� jednozadaniowe (np. DOS)
� wielozadaniowe (np. UNIX)� niewielozadaniowe ;-) (Windows)
System DOSSystem DOS
� na komputery IBM PC
� jednozadaniowy
� bez wielodostępu (tylko z klawiatury)
� system wyszedł z użycia
Systemy MS WindowsSystemy MS Windows
� na komputery IBM PC
� ciągle rozwijane (ale wymagają coraz silniejszych komputerów)
� interfejs graficzny ułatwia pracę
� systemy wielozadaniowe, ale bez wielodostępu chociaż...
� świadczą pewne usługi poprzez sieć
Systemy UNIXSystemy UNIX
� Na wszystkie typy komputerów, od prostych PC do superkomputerów
� systemy od początku wielodostępne i wielozadaniowe
� łatwe w konfiguracji (pliki tekstowe)
� przeznaczone głównie do pracy zdalnej
� jasno określone prawa użytkowników
Wielozadaniowość i wielodostępWielozadaniowość i wielodostęp
� jednozadaniowość - kolejne zadanie wykonywane po zakończeniu poprzedniego
� wielozadaniowość - wykonywanie wielu zadań w „tym samym” czasie.W rzeczywistości zadania są wykonywane kolejno w przydzielonych im przedziałach czasowych (chyba że jest kilka procesorów)
� wielodostęp - w tym samym czasie z jednego komputera korzysta wielu użytkowników