Arhitektura PC ra čunara

transcript

Arhitektura PC računara

Mainframe

PC konfiguracija

Von Neumann-ova arhitektura

Funkcionalna organizacija hardvera

Von Neumann i PC

Matična ploča (motherboard)

• “Komandna centrala” PC-ija

• Njene komponente su:– Čip-set (chipset)– CPU priključci (slots-sockets)

• Voltage Regulator Module (VRM)

• Memorijski priključci– Interfejsi i magistrale (Expansion bus slots)

• Integrisane funkcije

Matična ploča

BIOS čip

Interfejsi i magistrale

•Interna magistrala (magistrala procesora) - bus

•Adresna magistrala

•Magistrala za podatke

•Ulazno/izlazna magistrala

Tipovi IO magistrala

• ISA (Industry Standard Architecture), EISA (Extended ISA), MCA (Microchannel)

• PCI (Peripheral Component Interface) – donio je Plug’n’Play princip: PC može automatski podesi i konfiguriše svaku novu PCI karticu bez potrebe za podešavajem džampera i prekidnih nivoa

• AGP (Accelerated Graphics Port)

Procesori

Logička organizacija procesora

Osobine procesora

• brzina procesora

• dužina procesorske riječi

• radni takt

• interni keš.

Osobine procesora

• Brzina procesora – broj operacija koje procesor može da obradi u jednoj sekundi; izražava se MIPS-ovima (Milion Instruction Per Second) ili MFLOPS-ima (Milion Floating Point Operations Per Second).

• Dužina procesorske riječi - broj bitova koji se jednovremeno prenosi i obrađuje unutar procesora. Danas je 32 bita a uskoro se očekuje prelazak na 64 bita.

Osobine procesora

• Radni takt - učestanost impulsa koje generiše specijalno elektronsko kolo za generisanje operacija procesora (sat ili clock). Mjeri se hercima (Hz). Na današnjim računarima je od 1.6 GHz do 3.8 GHz

• Interni keš – vrlo brza memorija unutar procesora

Skup čipova (chipset)

• Chipset obezbjeđuje inteligenciju matičnoj ploči o određuje koje procesore, memoriju i druge komponente ploča može koristiti.

• Najveći dio čip-setova na novijim pločama podijeljen je fizički i logički na dva dijela: Northbridge i Southbridge.

Chipset – logička arhitektura

A – procesor, B – North, C -South

Memorija

• Memorija računara sastoji se od osmobitnih registara (bajtova). • Na matičnoj ploči nalaze se tri tipa memorije: keš (cache), ROM i RAM.

• Kapacitet memorije izražava se brojem bajtova, odnosno većim jedinicama: kilo i megabajtima.

• RAM (Random Access Memory) - korisnik može da upisuje sadržaj i da ga čita. Za vrijeme rada računara u njoj se nalaze program i podaci sa kojima računar radi. Po isključenju računara sadržaj ove memorije se gubi.

• Danas na PC-u: od 256 MB• Bill Gates 1981. godine: “640 KB bi trebalo da

bude dovoljno za bilo koga ”

Struktura RAM

Memorija

• Vrijeme pristupa - vrijeme koje protekne između zahtjeva memoriji za podatkom i dobijanja podatka iz memorije. Ono se izražava u nanosekundama (ns) i iznosi oko 5 – 10 ns kod današnjih memorija.

• RAM memorija nije sastavni dio osnovne ploče nego se na ploči samo nalaze konektori na koje se ona priključuje.

• ROM (Read Only Memory) - statički dio memorije koji može samo da se čita; njen sadržaj se ne gubi po isključenju računara. Koristi se za uskladištavanje programa i podataka koji su često potrebni, na primjer, za instrukcije za pokretanje računara pri uključivanju.

Keš (cache) memorija

• Keš (cache) memorija je vrlo brza memorija koja se nalazi u samom procesoru (interni keš) ili uz njega (eksterni keš); ima višestruko brže vrijeme pristupa od obične memorije. U njoj se drže podaci koji se često koriste.

• Prilikom prvog zahtjeva za podacima oni se kopiraju iz RAM-a u keš. Sljedeći put procesor ih prvo potraži u kešu. Ako podaci više nisu u keš memoriji, moraju se ponovo uzeti iz glavne memorije. Trenutno, veličina ove memorije je od 512 KB pa čak do 4MB.

Baferi

• Baferi (buffers) su djelovi RAM memorije koje neki programi alociraju za svoje potrebe. Jedna od čestih primjena je prilikom ulaza i izlaza podataka. Na primjer, ako računar ne može dovoljno brzo da obrađuje podatke koji mu se dostavljaju, oni se privremeno deponuju u bafer dok ne stignu na obradu, da se ne bi prekidao proces unošenja. Slično, pri štampanju, ako štampač ne može dovoljno brzo da odštampa podatke, oni se šalju u bafer (spooler), gdje čekaju u redu za štampu.

RAM - SIMM, DIMM, SODIMM

Portovi

9-pin male (serial)

25-pin male (serial)

Portovi

DB25 female parallel port

Centronics 36 pin female port

PS2 mouse i keyboard portovi

Princip rada portova

Serijski Paralelni

Portovi

USB port-konektor

Firewire

Napajanje

Diskovi

Disk - djelovi

Diskovi

Disk - kablovi

IDE kablovi (ATA ili Parallel ATA)

Disk - kablovi

IDE konektori

IDE i SATA konektori

Unutrašnjost diska

Diskovi – princip rada

Diskovi – sektori i cilindri

Diskovi

• Pouzdanost - MTBF (mean time between failures - srednje vreme između grešaka) i broj paljenja/gašenja (start/stop cycles) koje disk može da izdrži.

• Performanse diska predstavljaju jedan od faktora koji najviše utiču na ukupne performanse sistema, jer predstavljaju jedno od uskih grla, pa čim se poveća brzina diska to se "osjeti" u svakodnevnom radu (brže učitavanje programa). Brzina hard diska zavisi od većeg broja parametara: brzine rotacije diskova, gustine zapisa podataka i brzine pomjeranja glava (unutrašnji faktori), ali na nju može drastično uticati i sam kontroler, tj. elektronika hard diska, kao i fajl sistem, itd (spoljašnji faktori). Karakteristike koje najviše utiču na performanse diska su vreme pozicioniranja i brzina prenosa podataka (data transfer rate).

Diskovi• Vreme traženja (seek time) predstavlja prosječno vrijeme

koje je potrebno da bi se glave pomjerile između dvije trake na slučajnoj udaljenosti. Ovo vreme zavisi od mehaničkih karakteristika diska i od međusobne udaljenosti između traka i izražava se u milisekundama. Koristi se i vreme traženja između dve susedne trake (track-to-track seek), između dvije najudaljenije trake (full stroke seek time - oko 20ms). Latencija (latency) predstavlja vrijeme koje je potrebno ploči diska da se okrene da se glava koja se već nalazi na odgovarajućoj traci postavi iznad traženog sektora i takođe se izražava u milisekundama. Vrijeme pristupa (access time) predstavlja zbir vremena traženja i latencije.

Diskovi• Interna brzina prenosa podataka (data transfer rate)

se izražava u MB/s i predstavlja brzinu kojom disk može da šalje podatke sa diska ka sistemu. Brzina prenosa se lako računa ako su poznate fizičke specifikacije diska (brzina_prenosa = [brzina_rotacije / 60 * broj_sektora_po_stazi * 512 * 8] / 1.000.000) i nije konstantna na disku. Ovom računicom se dobija teoretska brzina prenosa, jer na nju dosta utiču i interfejs, keširanje, korekcija grešaka, fragmentacija i sam fajl sistem. Takođe treba obratiti pažnju da se ne pobrka ova, interna, brzina sa eksternom, tj. maksimalnom brzinom interfejsa koja se najčešće reklamira (npr. 66MB/s, 100MB/s itd.).

Diskovi

• Brzina rotacije ploča - povećavanjem se u isto vreme poboljšavaju i brzina prenosa i vrijeme pristupa (kroz smanjenje latencije). Ona predstavlja broj kojim se najlakše mogu odrediti performanse diska, jer će skoro uvijek npr. 7200RPM disk biti brži od 5400RPM diska.

• Keš memorija na disku• Cijene hard diskova najviše zavise od interfejsa, tako

da su IDE/ATA diskovi dosta jeftiniji od SCSI diskova, a ne mnogo jeftiniji od SATA diskova. Cijena po megabajtu je povoljnija kod diskova većeg kapaciteta.

USB disk

Kapacitet: od 64 MB do 8 GB

Monitori

• CRT (Cathod Ray Tube)

• LCD (Liquid Crystal Display)

• TFT (Thin Film Transisitor)

Monitor – princip rada CRT

Monitori – dot pitch

Kod boljih monitora razmak između tačaka iste boje (dot pitch) je između 0.22 i 0.25 milimetara, dok je na jeftinijim modelima tipično 0.28 mm, što znači da je slika manje kvalitetna (manje oštra).

Aperture Grille je vrsta cijevi koju prave Micubiši (DiamondTron) i Sony (Trinitron)

Slot Mask je hibrid predhodne dvije vrste koji se nalazi na NEC (CromaClear CRT) i Panasonic (PureFlat CRT) monitorima. Umesto tačaka ili traka elementi su zaobljeni pravougaonici, čime se postiže oštrija i svjetlija slika u odnosu na cijev sa elementima u obliku tačke.

Oni spadaju u LCD vrstu displeja. Ne sadrže katodnu cev, već tečne kristale u sendviču između dvije staklene ploče, dva polarizaciona filtera, filtera boje i dva sloja za poravnavanje. Iza ovih slojeva se nalazi pozadinsko osvetljenje koje se obično sastoji od više fluorescentnih lampi. Dovođenjem napona na sloj za poravnavanje, stvara se električno polje koje poravnava tečne kristale, što onemogućava svjetlosti da prođe kroz njih, dok se ukidanjem napona omogućava prolaz.

Rezolucija

Rezolucija – broj tačaka na ekranu. Mjeri se pikselima (širina x visina), na primjer 1024x768, 640x480 itd.

Dubina boja

• 256 boja (8-bit color)

• 65,536 boja (16-bit color, poznata kao 65K ili HiColor)

• 16 miliona boja (24-bit color, poznata kao True Color)

• 4 milijarde boja (32-bit color, takođe poznata kao True Color)

Monitor - kablovi

Grafička kartica

Tipične video kartice

Zvučna kartica

Tastatura

MišUnutrašnjost

Optički miš – led dioda tačped (touchpad)

• Sa kablom ili bežični (wireless)

• Mehanički sa kuglicom, optički, laserski

• Preciznost: broj tačaka po inču (DPI)

• Broj tastera: od 2 pa čak do 9

• Na laptop računarima: tačped (touchpad) – pločica i 2 tastera. Pomjeranjem prsta po pločici pomjera se kursor.

Drugi pokazivački uređaji

• Trekbol (track ball) - sličan je obrnuto okrenutom mišu. Umjesto pomjeranja po ravnoj površini, kuglica je postavljena u ležište i okreće se prstom. Smjer okretanja kuglice određuje pomjeranje kursora po ekranu.

• Džojstik (joystick) – pomjeranje se ostvaruje pomjeranje palice; koristi se najčešće u igrama

Kućište

Tipovi kućišta

Desktop Mini tower Tower

Zadnja strana kućišta

Preporučene boje konektora

Modem – eksterni i interni

Standardi prenosa putem modema

Modem - kablovski

Mrežna kartica

Mrežne kartice

FM i TV karte

FM karta TV karta

Zvučnici, mikrofon, kamere

Memorijske kartice

Kartice

• CompactFlash kartica je veličine 43x36mm i debljine 3.3 mm (tip 1), odnosno 5.5 mm (tip 2). Kapacitet joj je 8 MB do 8 GB.

• SmartMedia je malih dimenzija i kapaciteta do 128 MB. Postoje dvije verzije sa različitim naponom napajanja koje se razlikuju po tome koji je ugao zasječen.

• MultiMedia Card - kapacitet je 4 GB.

Kartice

• Memory Stick je Sony-jev proizvod i koristi se u svim njegovim proizvodima koji imaju potrebu za memorijskim karticama. Najveći kapacitet je 4 GB.

• Microdrive je proizvod IBM-a i odgovara karticama CompactFlash tipa 2. Bitno je znati da svi uređaji koji podržavaju CompactFlash ne podržavaju i Microdrive. Maksimalni kapacitet je 6 GB.

Čitači kartica

InkJet i laserski štampači

Laserski štampač – put papira

Skener

“Hand held” računari

Laptop

Baterije za laptop

Litijum-jonska baterijaNi-Cad baterija

Digitalni fotoaparat

iPod specifikacija

• CPU: ARM7TDMI• Playtime: up to 8 hours • Scroll wheel: solid state touch• Buttons: mechanical • CPU Speed: dual 80 Mhz embedded• Data Path: 32 bit• ROM: 32 MB• Onboard RAM: 32 MB• Screen: 1.67" LCD w/ LED backlight

• Maximum Resolution: 1-bit 138x110• Hard Disk: 1" 4 GB 4200 RPM – holds• 1000 songs.• USB: via Dock Connector• FireWire: via Dock Connector• Audio Out: stereo 16 bit mini• Weight: 0.225 lbs.• Dimensions: 3.6" H x 2.0" W x 0.5" D• OS: iPod OS 1.1• Introduced: January 2004

Računar ili ne?

• iPod je računar!• Ima von Neumann-ovu arhitekturu

– I/O• 2-4GB microdrive, click wheel, LCD panel, USB connection,

FireWire connection, audio output– Memorija

• 32MB RAM, 32MB ROM– CPU

• Special digital to analog converter chips

• Odličan korisnički interfejs • Muzika u različitim digitalnim formatima

– AAC (16 to 320 Kbps), MP3 (32 to 320 Kbps), MP3 VBR, Audible, AIFF, Apple Lossless and WAV

Konzole za igranje

XBOX 360 Sony Playstation

MP3 plejeri

Sa hard-diskom Sa fleš memorijom

Mobilni telefoni i GPS

Mobilni telefon GPS ručni sistem

Pregled softvera

Microsoft OS

• MS Dos

• Windows 3.11

• Windows 9x (95/98)

• Windows ME (millenium edition)

• Windows 2000 (2K), Windows XP (Home & Professional), Vista

• Windows Server 2000, 2003

• Solaris

• SCO

• Različiti shell-ovi (BSD, SHS, itd.)

• RedHat Linux

• Suse Linux

• Slackware

• Lindows (Linspire)

• Knoppix

• Ubuntu

• Grafička okruženja (KDE, GNOME, itd.)

Aplikativni softver

• Tekst procesori: MS Word, Open Office Writer

• Tabelarni proračuni: MS Excel, Open Office Calc

• Prezentacije: MS Power Point, Open Office Impress

• Mail klijenti: MS Outlook Express, Mozzila Thunderbird

Aplikativni softver

• Web čitači: MS Internet Explorer, Firefox, Opera

• Antivirus: AVG, Avast, Nod32, Bitdefender, Kaspersky, Norton Antivirus

• Antispyware: Ad Aware, Spybot, CounterSpy

• Firewall: Zone Alarm, Kerio, Outpost• Kompresija: WinZip, WinRar

Aplikativni softver

• Slušanje muzike – WinAmp, Windows Media Player, Foobar

• Gledanje filmova - WinAmp, Windows Media Player, Quicktime, iTunes

• Obrada muzike – Audiocity

• Obrada videa – VirtualDub

Ažuriranje softvera

• Najčešće automatski (na primjer, antivirusni programi)

• Windows update – automatsko nadograđivanje operativnog sistema Windows

• Service pack – značajnija nadgradnja operativnog sistema Windows

Malo zabave

• "Sve što je moglo biti pronađeno, već je pronađeno", Charles H. Duell, direktor Patentnog ureda SAD, 1899.

• "Ja mislim da postoji svjetsko tržište za možda pet računara", Thomas Watson, predsednik IBM-a, 1943.

• "Računari u budućnosti neće biti teži od 1,5 tone", Popular Mechanics, u predviđanjima nemilosrdnog napretka u nauci, 1949.

Još zabave

• "Ja sam putovao uzduž i poprijeko po ovoj zemlji i razgovarao sa najboljim ljudima i ja vas mogu uvjeriti da je obrada podataka moda koja neće trajati duže od jedne godine", urednik zadužen za knjige o biznisu u Prentice Hall-u, 1957.

• "Ali.... čemu će to služiti", inženjer u Advanced Computing Systems Division u IBM-u komentarišući mikročip, 1968.

I još

• "Nema ni jedan razlog da bi bilo ko želio računar u svojoj kući", Ken Olson, predsednik, direktor i osnivač Digital Equipment Corporation, 1977.

• "DOS adresira samo 1 megabajt RAM-a zato što mi ne možemo da zamislimo bilo koju aplikaciju koja bi trebala više", Microsoft o razvoju DOS-a, 1980.

• "Windows NT adresira 2 gigabajta RAM-a što je više nego što će bilo koja aplikacija ikada trebati " Microsoft o razvoju Windows-a NT, 1992.

Arhitektura PC ra čunara

Documents