Program przedmiotu
� Struktura i zasada działania prostego systemu mikroprocesorowego
� Operacje wykonywane przez mikroprocesor i tryby adresowania
� Przerwania, kontroler przerwań, DMA
� Ważniejsze układy peryferyjne
� Obsługa pamięci dyskowej
� Rozwój magistral w komputerach klasy IMB PC
� Rozwój architektur systemów komputerowych
� Systemy wieloprocesorowe
Literatura
� J. Biernat, „Architektura komputerów”, Wyd. Politechniki
Wrocławskiej, 2002 lub 1998.
� P. Metzger, „Anatomia PC”, WNT Warszawa 2006.
� B. S. Chalk, „Organizacja i architektura komputerów”, WNT Warszawa, 1996.
Czym jest komputer?
Wikipedia: "Maszyna posiadająca zdolność
wykonywania dowolnego programu jest
nazywana uniwersalną maszyna Turinga.
Praktyczną realizacją uniwersalnej Maszyny
Turinga jest komputer"
Cechy komputera
� Zdolność przetwarzania danych (wykonywania obliczeń)
� Programowalność – rodzaj wykonywanego zadania wyznacza program, a nie budowa komputera
� Uniwersalność – przeznaczenie komputera nie musi być znane podczas projektowania jego architektury, a jest definiowane przez wykonywany program
� Sekwencyjny (szeregowy) sposób pracy – w danym momencie jest wykonywana tylko jedna instrukcja(Ta zasada jest prawdziwa jedynie dla prostych komputerów, zbudowanych zgodnie z tzw. architekturą Von Neumanna)
Obszary zastosowań komputerów
� Obliczenia
� Wspomaganie projektowania (CAD)
� Sterowanie procesami i urządzeniami
� Wspomaganie zarządzania
� Banki (bazy) danych, wyszukiwanie informacji...
� Grafika
� Przetwarzanie sygnałów i obrazów
� Rozrywka: gry, muzyka, filmy itd...
Historia rozwoju komputerów
� Wraz z powstaniem pasterstwa i rozwojem form wymiany towarów pojawiła się potrzeba liczenia.
� Dla ułatwienia prowadzenia obliczeń i pamiętania ich wyniku zaczęto stosować różnorodne pomoce, np. kamyki, liczenie na palcach, symbole reprezentujące liczby.
Historia rozwoju komputerów
� 300 p.n.e. – Liczydło (Abakus)
� ok. 1500 – Projekt kalkulatora Leonarda Da Vinci
� 1623 – Wilhelm Schickard buduje pierwszy mechaniczny kalkulator
Historia rozwoju komputerów
� 1804 – Programowalne krosno Jacquarda
� 1820-40 – Charles Babbagekonstruuje szereg programowalnych, mechanicznych maszyn liczących
Historia rozwoju komputerów
� 1854 – George Booleopracowuje algebręstanowiącą formalizacjępraw logiki
� 1936 – Alan Turing definiuje maszynę zdolnądo realizacji dowolnego algorytmu
� 1945 – John von Neumannopracowuje szeregowąarchitekturę komputera
Źródło fotografii:
http://pl.wikipedia.org
Historia rozwoju komputerów
� 1948 – ENIAC – pierwszy komputer elektroniczny (18tys. Lamp elektronowych, 30 ton)
� Lata 50-te XXw. –zastosowanie tranzystorów do budowy komputerów
� Lata 60-te XXw. –zastosowanie układów scalonych
Historia rozwoju komputerów
� 1971 – Pierwszy mikroprocesor: Intel4004(4-bitowy)
� 1978 – Pierwszy mikroprocesor 16-bitowy: Intel8086 (Zastosowany w pierwszych komputerach IMB PC XT)
� 1995 – ENIAC-on-a-chip, 7,4x5,3mm
� 2000 – PENTIUM IV
Sposoby reprezentacji liczb
� Systemy reprezentacji używaneprzez człowieka
Źródło: http://www.sciaga.pl
Sposoby reprezentacji liczb
� Liczby i inne dane w technice cyfrowej(w komputerach) najłatwiej jest reprezentować za pomocą ciągów symboli zero-jedynkowych.
� Ograniczenie zbioru symboli do dwóch wynika z łatwości realizacji dwóch wartości napięcia na wyjściu układów cyfrowych:
- „0” – napięcie bliskie potencjałowi masy
- „1” – napięcie bliskie napięciu zasilania
Struktura prostego systemu mikroprocesorowego
Mikroprocesor
Pamięć
Układy wejścia,
wyjścia (I/O)
Magistrala danych
Magistrala adresowa
Magistralasterująca
Magistrala
Zbiór linii (przewodów) elektrycznych realizujących
jedną funkcję, np.: dostarczanie adresu komórki do pamięci, danych do mikroprocesora, itp..
Pamięć – idea budowy układów pamięciowych
Przerzutnik - układ elektroniczny posiadający dwa stany
stabilne
Przerzutnik ma zdolność pamiętania jednego bitu danych, podstawowej jednostki informacji
Symbol przerzutnika typu RS
Q/Q
S R
Pamięć: wybór zapisywanego rejestru - adresowanie
R0
R1
R2
RN-1
Dekoderadresów
n bitówna
1 z N …
WR
Adres
Dane
Pamięć: odczyt danych z wybranego rejestru
R0
R1
R2
RN-1
Dekoderadresów
n bitówna
1 z N …
RD
Adres
Dane
Syste
m b
ufo
rów
trójs
tan
ow
ych
–ele
ktro
nic
zn
ych
łączn
ikó
w
Organizacja i pojemność pamięci
� Organizacja pamięci – szerokość słowa – liczba bitów w pojedynczym rejestrze (adresowanej komórce pamięci), przykłady pamięci:1-bitowa, 4-bitowa, bajtowa, 16-bitowa,… 128-bitowa
� Pojemność pamięci – liczba rejestrów w układzielub liczba bajtów. N komórek pamięci może być zaadresowane za pomocą słowa n-bitowego(szerokość magistrali adresowej), gdzie:
N=2n
Klasyfikacja pamięci
� Pamięć o dostępie swobodnym RAM (RandomAccess Memory):- SRAM,- DRAM, SDRAM, DDR RAM
� Pamięć tylko do odczytu (Read Only Memory):- ROM,- PROM,- EPROM,- EEPROM, FLASH
Pamięć statyczna RAM (SRAM)
� Przechowuje informację do kiedy jest zasilana
� Do zapamiętania jednego bitu danych są potrzebne min. 4 tranzystory
� Jest stosunkowo droga
Komórka pamięci SRAM
źródło: http://www.bryk.pl
Pamięć dynamiczna RAM (DRAM)
� Wymaga cyklicznego
odświeżania zawartości
� Do zapamiętania jednego bitu
danych jest potrzebny jedynie
jeden tranzystor i kondensator
� Jest tania
Komórka pamięci DRAM
źródło: http://www.bryk.plModuł pamięci SDRAM
źródło: http://pl.wikipedia.org
Pamięci ROM – tylkodo odczytu w systemie
� ROM – zawartość zapisana
w procesie produkcji w postaci
maski
� PROM – jednokrotny zapis w
specjalnym programatorze
� EPROM – zapis wielokrotny,
kasowanie za pomocą
promieniowania ultrafioletowego
� EEPROM – możliwość
wielokrotnego nadpisywania
danych w systemie (kasowanie
elektryczne)
� FLASH – podobnie jak
EEPROM, ale kasowanie całymi
blokami
Pamięć EPROM (z oknem kwarcowym)
źródło: http://pl.wikipedia.org
Top Related