Poglavlje 2 Osnove hardvera: unutar računara

1. Poglavlje 2 Osnove hardvera: unutar računara

2. Poglavlje 2Ciljevi Na koji način se u računaru memorišu i obrađuju podaci - informacije Osnovna struktura i organizacija računara Funkcije i međusobna interakcija glavnih komponenti računara Vrste memorija i memorijskih uređaja

3. Poglavlje 2 Šta računari rade Osnovne funkcije računara Prihvatanje ulaza: prihvatanje podataka iz spoljašnjeg sveta Procesiranjepodataka: obavljanje aritmetičkih ili logičkih operacija (donošenje odluka) nad podacima Formiranje izlaza: dobijanje informacija i slanje informacija u spoljašnji svet Memorisanje informacija: slanje i skladištenje informacija u memoriju računara

4. Poglavlje 2 Šta računari rade Osnovne komponente računara Ulazne jedinice Tastatura, miš, skener Izlazne jedinice Displej ili video monitor Štampač Zvučnici Centralna procesorska jedinica (Central Processing Unit - CPU)

5. Poglavlje 2 Šta računari rade Osnovne komponente računara Memorije i memorijski uređaji Primarna memorija: RAM (Random Access Memory) Sekundarna memorija: Memorijski uređaji koji služe za dugotrajno skladište podataka Jedinice diskova CD i DVD jedinice Jedinice magnetnih traka

6. Poglavlje 2 Predstava informacija u računaru Informacija Komunikacija koja poseduje vrednost informisanja Bilo šta što se može biti predmet komuniciranja, bez obzira da li poseduje vrednost ili ne Informacije se pojavljuju u mnogim oblicima Reči, brojevi, slike Audio, video

7. Poglavlje 2 Predstava informacija u računaru Računarske informacije su digitalne Bit ili binarna cifra Najmanja jedinica informacija Može da ima samo dve vrednosti: 1 ili 0 Može da predstavlja brojeve, kodove ili naredbe Bajt: skup od 8 bita

8. 0 0 0 1 0 0 1 1 Poglavlje 2 Predstava informacija u računaru Korišćenjem dva simbola svi brojevi mogu biti predstavljeni i nad njima se mogu obavljati proizvoljne aritmetičke operacije Bilo koji broj se može posmatrati kao komponente svojih pozicionih vrednosti od kojih je svaka stepena dva l9 se predstavlja binarno sa 00010011 19 128 64 32 16 8 4 2 1

9. Poglavlje 2 Predstava informacija u računaru Brojevi zapisani sa bitima Binarni brojni sistem Označava sve brojeve kombinovanjem samo dve binarne cifre Decimalni brojevi se automatski konvertuju u binarne i obrnuto Obrada binarnih brojeva je potpuno skrivena od korisnika računara

10. Poglavlje 2 Predstava informacija u računaru Kodiranje ASCII Najčešće korišćeni kod Predstavlja skraćenicu od American Standard Code for Information Interchange (256 jedinstvenih znakova) Unicode Kodna šem koja podržava 65,000 jedinstvenih karaktera (znakova)

11. Poglavlje 2 Predstava informacija u računaru Instrukcije programa su u binarnom zapisu Sačuvani programi se smeštaju kao skupovi bita Programske instrukcije su prezentovane u binarnoj notaciji kao odgovarajući kodovi instrukcija

12. Poglavlje 2 Predstava informacija u računaru • Bajt • Kilobajt (KB) • Megabajt (MB) • Gigabajt (GB) • Terabajt (TB) • Petabajt (PB) = 8 bita = 1024 B = 210 B = 1024 KB = 210 KB = 1024 MB = 210 MB = 1024 GB = 210 GB = 1024 TB = 210 TB Obeležavanje: b – bit B - bajt

13. Poglavlje 2 Srce računara: CPU i memorija CPU: - Central processing unit CPU (mikroprocesor) Interpretira i izvršava programske instrukcije Nadgleda aritmetičke i logičke operacije nad podacima

14. Poglavlje 2 Srce računara: CPU i memorija Komunicira sa svim ostalim delovima računara indirektno preko memorije BIU – Bus Interface Unit Izvršavanje instrukcija EU – Execution Unit ALU – Arithmetic Logic Unit Kompleksan skup elektronskih kola Smešten je zajedno sa ostalim elektronskim komponentama na matičnu ploču (motherboard)

15. Poglavlje 2 Koraci koje obavlja CPU Prihvat (fetch) nardbi iz RAM-a Dekodovanje naredbe Čitanje podatka iz RAM-a (ako se zahteva u naredbi) Izvršenje naredbe Upis rezultata obrade (u MEM ili periferijsku jedinicu)

16. Poglavlje 2 Kompatibilnost Softver nije neophodno kompatibilan sa svakim CPU 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-u sa Intelovim mikroprocesorima CPU u okviru iste familije su po pravilu napravljeni tako da budu kompatibilni unazad Noviji procesori mogu da izvršavaju sve instrukcije koje se izvršavaju i na starijim modelima

17. Poglavlje 2 Performanse Aplikacije zahtevaju brže mašine u cilju postizanja zadovoljavajućih rezultata Ukupne performanse računara su određene sa: Brzinom takta (clock speed) procesora Meri se u jedinicama gigaherc (GHz-milijarda taktovnih ciklusa u sekundi) Arhitekturom i dužinom reči procesora Radne stanice i serveri koriste 64-bit procesore Većina PC-a koriste 32-bit procesore Neki ugradjeni (embedded) i računari posebne namene koriste još uvek 8- i 16-bitne procesore

18. Poglavlje 2 Performanse Tehnike za povećanje računarske moći su: Paralelno procesiranje Server klasteri

19. Poglavlje 2 Računarska memorija RAM: Random Access Memory Dinamička – zahteva osvežavanje sadržaja tokom rada Statička – zahteva stalno napajanje ROM: Read Only Memory PROM: Sadržaj se može upisati jedanput EPROM: Može se brisati ultraljubičastom svetlošću EEPROM: Može se brisati električno Flash: Dozvoljava višestruki upis

20. Poglavlje 2 Računarska memorija RAM (random access memory) memorija sa slučajnim pristupom Koristi se za privremeno memorisanje programskih instrukcija i podataka Jedinstvene adrese i podaci se mogu smestiti u bilo koju lokaciju Informacije se mogu vrlo brzo iščitati Informacije ne ostaju memorisane kada se isključi napajanje

21. Poglavlje 2 Računarska memorija ROM (read-only memory) Informacije se memorišu permanentno Po pravilu se u ovu memoriju upisuju startup instrukcije i drugi permanentni podaci CMOS (complementary metal oxide semiconductor) Posebna vrsta RAM-a niske energetske potrošnje Fleš memorije Koriste se u telefonima, pejdžerima, prenosivim računarima, PDA i td. Moguć je višestruki upis

22. Poglavlje 2 Hijerarhija kod memorija CPU registri Cache RAM Sekundarna memorija Kapacitet Brzina

23. Poglavlje 2 Računarska memorija CPU Registri Privremene lokacije za međurezultate i tekuće instrukcije Kešmemorija Brza memorija između CPU i RAM-a, za podatke koje CPU često traži ~ 1MB RAM Read/write memorija za prihvat podataka i instrukcija programa koji se izvršava ~ 256MB Sekundarna memorija Masovna memorija sa podacima i programima ~ 120 GB Deo ove mem može da se koristi za virtualnu memoriju

24. Poglavlje 2 Magistraleportovi i periferije Na matičnoj ploči računara (motherboard) informacije se prenose između pojedinih komponenti preko skupa veza koje se zovu sistemska magistrala (system buses, ili samo buses)

25. OUTPUT DEVICES SECONDARY STORAGE INPUT DEVICES Poglavlje 2 Magistrale PRIMARY STORAGE CPU DATA BUS ADDRESS BUS CONTROL BUS

26. Poglavlje 2 Magistraleportovi i periferije Magistrale Tipično imaju 32 ili 64 veze Povezuju memorijske jedinice Povezuju proširive slotove Povezuju spoljašnje magistrale i portove Slotovi i portovi Olakšavaju jednostavno povezivanje spoljašnjih uredjaja, koji se često nazivaju i periferijske jedinice

27. The only thing that has consistently grown faster than hardware in the last 40 years is human expectation. —Bjarne Stroustrup, AT&T Bell Labs, designer of the C++ programming language Poglavlje 2 Otkrivanje budućnosti Nova laserska tehnologija nazvana (EUVL -Extreme Ultraviolet Lithography ) će radikalno povećati performanse i smanjiti dimenzije čipova Superprovodnici koji provode elektricitet bez zagrevanja će povećati brzinu računara za dva reda veličine U optičkim računarima se signali prenose svetlošću a ne električnim impulsima

28. The great Information Age is really an explosion of non-information; it is an explosion of data. To deal with the increasing onslaught of data, it is imperative to distinguish between the two; information is that which leads to understanding. —Richard Saul Wurman, in Information Anxiety Poglavlje 2 Rezime poglavlja 2 Računari manipulišu sekvencama bita-binarnim reprezentima informacija CPU izvršava programske instrukcije koje su takodje sekvence bita, obavljajući računske i logičke operacije kojima se ulazni podaci transformišu u izlazne Nisu sve CPU međusobno kompatibilne

29. Poglavlje 2 Rezime poglavlja 2 CPU koristi: RAM (random access memory) kao privremenu memoriju za instrukcije i podatke ROM (read-only memory), sadrži nepromenljive informacije koje služe kao referentni materijal za CPU u toku izvršavanja programskih instrukcija CPU i glavna memorija su smešteni u silikonske čipove na matičnoj ploči