Katedra počítačov a informatiky, Fakulta elektrotechniky a informatiky,

1. Princípy počítačového inžinierstva prof. Ing. Liberios Vokorokos, PhD, Ing. Branislav Madoš, PhD. Katedra počítačov a informatiky, Fakulta elektrotechniky a informatiky, Technická univerzita v Košiciach

2. Obsah • Zbernicová organizácia počítača • Procesor • Vykonávanie strojových inštrukcií • Pamäťový podsystém • Primárne pamäte • Sekundárne pamäte • Základné komponenty osobného počítača Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 9.

3. Zbernicová organizácia počitača(1) • Zbernica je spojovací systém ČP – umožňuje prenášať signály medzi zariadeniami – trojstavové systémy majú stav s vysokou impedanciou • Informácie prenášané zbernicami • Adresová zbernica – adresy pripojených zariadení • Údajová zbernica – inštrukcie a údaje • Riadiaca zbernica – riadiace a stavovo-informačné slová • Osobné počítače • Systémová zbernica - prepája CPU a RAM • V/V zbernice – prepájajú CPU s ostatnými zariadeniami • Riadenie prenosu dát zbernicou • RJ – riadiaca jednotka CPU • AZB – arbiter zbernice Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 9.

4. Procesor(1) • Hlavným komponentom ČP je centrálna procesorová jednotka (CPU) • Univerzálne procesory • Problémovo orientované procesory – komponenty univerzálnych systémov – V/V procesory, koprocesory • Špecializované procesory – signálové procesory • Programová (riadiaca jednotka) – PCU • Koordinuje všetky ostatné jednty počítača • Oranizuje presuny dát z a do VVZ, pamätí a registrov • Špecifikuje, ktoré operácie sa budú vykonávať v ALU • Aritemticko logická jednotka – ALU • Vykonáva výpočtové operácie • Skladá sa zo sčítačiek, počítdiel, registrov • Numerické a logické operácie Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 9.

5. Vykonávanie strojových inštrukcií(1) • Strojové inštrukcie si vyžadujú pre svoje vykonanie 1 a viac strojových cyklov SC • Vykonávanie inštrukcií je možné rozdeliť do operácií inštrukčného cyklu • Fázy vykonania inštrukčného cyklu • Fáza výberu inštrukcie (Fetch) – RJ okopíruje inštrukciu z pamäte do CPU • Fáza dekódovania inštrukcie (Decode) – RJ určí typ inštrukcie • Fáza výberu operandu (Fetch Operands) – RJ zabezpečí operácie čítania operandov • Fáza vykonania inštrukcie (Execute) – ALU vykoná inštrukcie • Fáza uloženie výsledku (Store) – RJ zabezpečí uloženie výsledku vykonania inštrukcie • Možnosť zreťazeného vykonávania inštrukcií - pipelining Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 9.

6. Pamäťový podsystém(1) • Pamäťový podsystém počítača je určený pre programy a dáta • Má hierarchickú štruktúru Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 9.

7. Pamäťový podsystém(2) • Procesorové registre • sú umiestnené priamo v čipe, • Najrýchlejšia pamäť v počítači – najkratšia prístupová doba • Dočasné úložisko informácií • Cache pamäte (vyrovnávacie pamäte) • Kompenzuje rozdiel medzi prístupovými dobami registrov a operačnej pamäte počítača • Hierachia chache pamätí L1, L2, L3 Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 9.

8. Pamäťový podsystém(3) • Hlavná pamäť počítača (operačná pamäť) • Obsahuje vykonávané programy a ich dáta • Procesor môže manipulovať iba s údajmi uloženými v hlavnej pamäti • Väčšia kapacita a dlhšia prístupová doba ako registre a cache pamäte • Externá pamäť (sekundárna pamäť) • Ukladanie práve nevyužívaných programov a dát • Prístupná ako V/V zariadenie • Väčšia kapacita a dlhšia prístupová doba ako hlavná pamäť počítača Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 9.

9. Pamäťový podsystém(4) • Klasifikácia pamätí podľa typu prístupu k informáciám • Náhodný prístup do pamäte (Random Access Memory - RAM) - čas čítania a zápisu nie je závislý od miesta v pamäti, kde je informácia uložená • Sekvenčný prístup do pamäte (Sequential Access Memory - SAM) – čas čítania a zápisu záleží od miesta v pamäti, kde je informácia uložená • Obsahový prístup do pamäte – (Content Access Memory - CAM) – získanie informácie je založené na časti informácie, ktorá predstavuje adresu • Podľa spôsobu zápisu do pamäte • Pamäť s nemeniteľným obsahom (Read Only Memory - ROM) – iba čítanie • Pamäť s možnosťou čítania/zápisu (Read/Write Memory - RWM) – čítanie a zápis Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 9.

10. Pamäťový podsystém(5) • Pamäťové obvody pamätí typu ROM • ROM – Read Only Memory – informácie zostávajú zapísané aj po odpojení od zdroja energie. Obsah pamäte je nemeniteľný, dodaný výrobcom pamäte. • PROM – Programmable Read Only Memory – informácia je zapísateľná do obvodu práve raz, napaľovaním PROM pamäte, pamäťovým elementom je „poistka“. • EPROM – Erasable Programmable Read Only Memory – prepísateľné pamäte ROM, informácia sa maže pomocou UV svetla. • EEPROM – Electrically Erasable Programmable Read Only Memory – prepisovateľná ROM pamä, informácia sa maže pomocou elektricky Flash pamäte – sú druhom EEPROM pamätí Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 9.

11. Pamäťový podsystém(6) • Pamäťové obvody pamätí typu RWM • SRAM – Statické RAM – udržiava obsah, pokiaľ je napojená na zdroj energie, zložená z tranzistorov, pomalšia ako registre, slúži na konštruovanie cache pamätí, deštruktívne čítanie. • DRAM – Dynamické RAM – udrživa obsah, pokiaľ je napojená na zdroj energie, zložená z kondenzátorov, slúži na konštruovanie hlavnej pamäte počítača, nutnosť obnovovacieho obvodu • Pamäťové moduly • DIP – Dual Inline Package • SIMM – Single Inline Memory Module • DIMM – Dual Inline Memory Module • RIMM – Rambus Memory Module Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 9.

12. Pamäťový podsystém(7) • Sekundárna pamäť • nie je nestabilná • Pomalšia ako primárna pamäť • Drahšia ako primárna pamäť • Viacero pamäťových zariadení v počítači Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 9.

13. Pamäťový podsystém(8) • Technológia sekundárnej pamäte • Magnetická technológia • Floppy disk 5,25“, 3,5“, kapacita do 1,44 MB • Pevný disk – Hard Disc Drive – HDD - kapacita od GB po TB • Magnetická páska – ekvenčné médium • Optická technológia • CD – Compact Disc – kapacita 650, 700, 800 MB • DVD – Digital Versatile Disc - 4,7 GB – 17 GB • BD – Blu-Ray Disc 25 GB na vrstvu • Polovodičová technológia • SSD – Solid State Disc – kapacita v GB Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 9.

14. Základné komponenty osobného počítača • Medzi základné komponenty osobného počítača patria • Mikroprocesor • Pamäťové moduly • Základná doska • Napájací zdroj • Grafická karta Princípy počítačového inžinierstva, prednáška č. 1.

15. Ďakujem za pozornosť