OIKT Lecture 4 - Hardver
Transcript of OIKT Lecture 4 - Hardver
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 1/26
10/25/2014
1
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
1/52
Osnove informacionokomunikacionih tehnologija
Dejan Simić
Univerzitet u Beogradu
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
2/52
Sadržaj
Uvod
Arhitektura računara
Memorija
Procesor
Disk
U/I komponente
Tehnološka poboljšanja
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 2/26
10/25/2014
2
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
3/52
Uvod
"Hijerarhija" računara (tehnologija i hardver)
• mikro računari
• radne stanice
• mini računari
• mainframe računari
• super računari
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
4/52
Uvod
Tehnološki trendovi
• distribuirano procesiranje
• downsizing• mreže mikroračunara
• kooperativno procesiranje
• paralelno procesiranje
• superčipovi – specijalni namenski čipovi
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 3/26
10/25/2014
3
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
5/52
Tipičan “desktop” računar
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
6/52
Savremeni računari opšte namene
Nivo viših programskih jezika
Nivo asemblera
Nivo operativnog sistema
Konvencionalni mašinski nivo
Mikroprogramski nivo
Nivo hardvera
Direktno izvršavanje mikroprograma
Interpretacija
Parcijalna interpretacija
Asembler
Prevodilac
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 4/26
10/25/2014
4
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
7/52
Arhitektura računara
CPU
(Central Processing Unit)
Ulazni
ureaji
Izlazni
ureaji
Primarna (glavna)
memorija
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
8/52
Arhitektura računara
• Von Neumann-ova arhitektura
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 5/26
10/25/2014
5
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
9/52
Von Neumann-ova arhitektura
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
10/52
“Harvard” arhitektura
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 6/26
10/25/2014
6
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
11/52
Arhitektura računara• Primer arhitekture Pentium računara
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
12/52
U/I komponente
• Ulazni uređaji
tastatura (za unos karaktera i simbola)
miš (za selekciju i za crtanje)
uređaji za prepoznavanje govora
digitalna kamera
...
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 7/26
10/25/2014
7
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
13/52
U/I komponente• Izlazni uređaji
ekran
zvučnici
štampač
NC mašine
...
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
14/52
U/I komponente
• Ulazno-izlazni uređaji
modem
touch screen
flash memorija
...
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 8/26
10/25/2014
8
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
15/52
U/I komponente• Flash memorija
silikonski čip koji se može reprogramirati
sadržaj ostaje sačuvan inakon isključenja napajanja
druge primene
• memorisanje fotografija u digitalnim kamerama
• memorisanje informacija o letu avionau pilotskoj kabini
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
16/52
Unutrašnjost PC računara
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 9/26
10/25/2014
9
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
17/52
Arhitektura računara• Važni pojmovi
dužina reči
• broj bita koji mogu biti procesirani odjednom
širina magistrale
• broj bita koji mogu biti preneti odjednom
brzina takta procesora (clock)
• meri se u gigahercima (GHz)
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
18/52
Memorija
• Hijerarhija memorije
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 10/26
10/25/2014
10
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
19/52
Memorija - nastavak
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
20/52
Memorija - nastavak
C P U
r e g i s t r i
KEŠ
G l a v n am e m o r ija
d i s k
8 B 3 2 B 4 K B
K e šV i r t u e l n am e m o r ija
R e g is t r i K e šG l a v n a
m e m o r ijaM e m o r ij a
d i s k a
V e l i ~ i n a
B r z i n a
C e n a
V e l i ~ i n al i n i j e
3 2 B
1 n s
8 B
3 2 K B – 4 M B
2 n s
$ 1 2 5 / M B
3 2 B
1 0 2 4 M B
3 0 n s
$ 0 . 2 0 / M B
4 K B
1 0 0 G B
5 m s
$ 0 . 0 0 1 /M B
V e } e , s p o r i je , j e f t in i je
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 11/26
10/25/2014
11
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
21/52
Memorija• Kapacitet
bajt (B - 8 bita)
kilobajt (KB – 1024 bajtova)
megabajt (MB – 1024 x 1024 bajtova)
gigabajt (GB – 1024 x 1024 x 1024 bajtova)
terabajt (TB – 1024 x 1024 x 1024 x 1024 b.)
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
22/52
Memorija
• Adresiranje
.
.
.
0
n
0
N
.
..
. . .. . .
. . .. . .
. . .
. . .. . .
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 12/26
10/25/2014
12
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
23/52
Memorija• Adresiranje
.
.
.
0
n
0
N
.
.
.
. . .. . .
. . .. . .
. . .
. . .. . .
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
24/52
Memorija – tabela strana
1 K
1 K
1 K
1 K
0
1
2
3
4 1 K
0
1
2
3
4
program
Tabela strana
Internafragmentacija
Strana
Bitovi zaštite
Po~etna adresa
OS
Memorija
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 13/26
10/25/2014
13
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
25/52
Memorija• RAM
DRAM (Dynamic Random Access Memory)
SDRAM (Synchronous DRAM)
EDO (Extended Data Out)
• ROM
PROM (Programmable ROM) EPROM (Erasable PROM)
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
26/52
Memorija
• Cache memory
Level 1 – na procesoru
Level 2 – između procesora i RAM memorije
cache controller• upisuje instrukcije i podatke u cache i
briše ih kada je to potrebno
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 14/26
10/25/2014
14
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
27/52
Memorija• Mašinske instrukcije
Op Code Operand 1 Operand 2
1 0 10 1. . . 0 1 1 0 1 0. . . 1 0 0 1 0 0. . .
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
28/52
Procesor
• Procesor i memorija
IP
ALU
IR
CU
. . .
DR
. . .
AR
. . .
CR
Heap
Stack
Data
Code
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 15/26
10/25/2014
15
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
29/52
Procesor• Mašinski ciklus
faza pripreme ili uzimanja instrukcije (fetch)
faza izvršavanja (execute)
• Pipelining
jedna instrukcija se izvršava, druga sedekodira, treća se uzima iz memorije
Pentium: dvostruki pipeline
• izvršavanje dve instrukcije tokom jednog ciklusa
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
30/52
Procesor - “Pipelining”
Uzimanjeinstrukcije
Dekodiranjeinstrukcije
Uzimanjeoperanda
Izvršavanjeinstrukcije
Upisivanjerezultata
F1 F2 F3 F4 F5
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 16/26
10/25/2014
16
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
31/52
Procesor• MIPS
Million Instrunctions Processed Per Second
faktori koji utiču na brzinu procesiranja
• brzina takta
• vreme mašinskog ciklusa
• dužina reči
• širina magistrale
MIPS vs. Mhz
• procesori se ne porede direktno,već preko benchmark-a
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
32/52
Procesor
• AdresiranjeMemorija
Linearni
adresni
prostor,
podeljen nasegmente
jednake
dužine
Selektor
segmentaOffset
Adresa
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 17/26
10/25/2014
17
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
33/52
Procesor• Adresiranje
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
34/52
Procesor
• Adresiranje
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 18/26
10/25/2014
18
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
35/52
Višeprocesorski sistem sadeljenom memorijom
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
36/52
Višeprocesorski sistem sadistribuiranom deljenom memorijom
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 19/26
10/25/2014
19
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
37/52
Višeprocesorski sistem sadistribuiranom nezavisnom memorijom
DM1
P1 P2 P3
DM2 DM3
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
38/52
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 20/26
10/25/2014
20
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
39/52
• Bitne karakteristike
vreme pristupa
cena
kapacitet
portabilnost između različitih medija i uređaja
Disk
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
40/52
Disk
• Primer magnetnog diska sa četiri ploče
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 21/26
10/25/2014
21
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
41/52
Disk – vreme pristupa diskuVreme pozicioniranja (“seek time”) – vreme potrebno za pokretanje glave diskado adresiranog cilindra
Vreme usled rotacije diska (“rotationallatency”) – vreme potrebno da disk rotirado adresiranog sektora (tj. da glava diskabude iznad adresiranog sektora)
Vreme prenosa podataka
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
42/52
Disk
• Metode pristupa podacima
sekvencijalni pristup
direktni pristup
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 22/26
10/25/2014
22
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
43/52
Disk• Trendovi
veći kapacitet
manji uređaji sa povećanom portabilnošću
više uređaja sa direktnim pristupom
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
44/52
Sistem prekida
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 23/26
10/25/2014
23
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
45/52
Povezivanje više U/I uređaja
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
46/52
Tehnološka poboljšanja
• Multi-Core procesori
• Superprovodni metali
• Galijum arsenid (GaAr)
• Optički procesori
korišćenje svetlosti umesto električne struje
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 24/26
10/25/2014
24
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
47/52
Tehnološka poboljšanja• Smanjenje broja instrukcija mikrokoda
CISC (Complex Instruction Set Computers)
pravilo 80/20
RISC (Reduced Instruction Set Computers)
• primer: Motorola PowerPC procesor
• Povećanje dužine instrukcije
VLIW (Very Long Instruction Word)
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
48/52
Tehnološka poboljšanja
• Višeprocesorski sistemi
istovremeno izvršavanje (paralelno procesiranje)više od jedne instrukcije
• Paralelno procesiranje istovremeno procesiranje podsistema
nije težak problem
logičko struktuiranje problemau nezavisne delove je komplikovano
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 25/26
10/25/2014
25
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
49/52
Primer pitanjaFaktori koji utiču na brzinu procesiranja su:
a) brzina takta procesora, dužina reči, brzinarada ALU
b) brzina takta procesora, vreme mašinskogciklusa, dužina reči, širina magistrale
c) brzina takta procesora, brzina rada ALU,
širina magistraled) brzina rada ALU, brzina takta procesora,
širina magistrale.
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
50/52
Primer pitanja
Faktori koji utiču na brzinu procesiranja su:
a) brzina takta procesora, dužina reči, brzinarada ALU
b) brzina takta procesora, vreme mašinskogciklusa, dužina reči, širina magistrale
c) brzina takta procesora, brzina rada ALU,širina magistrale
d) brzina rada ALU, brzina takta procesora,širina magistrale.
7/25/2019 OIKT Lecture 4 - Hardver
http://slidepdf.com/reader/full/oikt-lecture-4-hardver 26/26
10/25/2014
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
51/52
Primer pitanjaPipelining kod nekog procesora znači da se
a) jedna instrukcija izvršava, a drugadekodira
b) dve instrukcije izvršavaju istovremeno
c) jedna instrukcija izvršava, druga dekodira,treća uzima iz memorije
d) jedna instrukcija izvršava, a dve uzimaju izmemorije.
10/25/2014 Osnove IKT
Fakultet organizacionih nauka
52/52
Primer pitanja
Pipelining kod nekog procesora znači da se
a) jedna instrukcija izvršava, a drugadekodira
b) dve instrukcije izvršavaju istovremenoc) jedna instrukcija izvršava, druga dekodira,
treća uzima iz memorije
d) jedna instrukcija izvršava, a dve uzimaju izmemorije.