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