ra unarstvo i informatika iii
Download
Skip this Video
Download Presentation
Računarstvo i informatika III

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 25

Racunarstvo i informatika III - PowerPoint PPT Presentation


  • 174 Views
  • Uploaded on

Računarstvo i informatika III. Le kcija 1 – Uvod u mikrora č unarske sisteme. Sadržaj predmeta Računarstvo i informatika III. Mikroračunarski sistemi. Arhitektura i organizacija RS. Operativni sistemi. Apstrakcije. Kompjuterski sistemi su primer veoma složenih sistema

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Racunarstvo i informatika III' - didier


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
ra unarstvo i informatika iii

Računarstvo i informatika III

Lekcija 1 – Uvod u mikroračunarske

sisteme

sadr aj predmeta ra unarstvo i informatika iii
Sadržaj predmetaRačunarstvo i informatika III

Mikroračunarski sistemi

Arhitektura i organizacija RS

Operativni sistemi

apstrakcije
Apstrakcije
  • Kompjuterski sistemi su primer veoma složenih sistema
  • Uvek kada radimo sa složenim sistemima pribegavamo apstrakciji -ignorišemo detaljei koncentrišemo se na osnovne sastavne blokove kompjutera
  •  Kompjuter = kolekcija funkcionalnihblokova ili podsistema
  • Svaki podsistem mora da obezbedi:
    • Obradu instrukcija
    • Pamćenje informacija
    • Prenos podataka
    • Ulaz/Izlaz
  •  Organizacija računara: deocomputer sciencekoji proučava računare na ovom nivou apstrakcije
komponente ra unarskog sistema
Komponente računarskog sistema

1.Hardver – osnovni kompjuterski resursi (CPU, memorija, I/O uređaji).

  • Operativni sistem – kontroliše i usklađuje korišćenje hardvera.

Hardver mogu da koriste razni aplikativni programii različiti korisnici.

  • Aplikativni programi – definišu kako se sistemski resursi koriste zarešavanjezadataka korisnika.
  • Korisnici (ljudi, mašine, drugikompjuteri).
apstrakcija ra unarskog si stem a s lojevi

Ljudi

Programskiinterfejs

Korisnički programi

Interfejs OS

Operativni sistem

Hardverskiinterfejs/ Privilegovane Instrukcije

Disk/Trake /Memorija

Apstrakcija računarskog sistema - Slojevi
nivoi i hijerarhija a pstrakcij a

Apstrakcije

Nivoi i hijerarhija apstrakcija
  • Svi podsistemi koje ćemo proučavati sagrađeni su od logičkih elemenata
  • Ali za nas će logički elementi biti nevidljivi
    •  pri proučavanju računarskih sistema koriste se različiti nivoi apstrakcije
  • Metodički pristupza rad sa apstrakcijom:
    • Sistem S (kompjuter) sastoji se od više primitivnihkomponenti S = {c1…..cN}
    • Grupisanjekomponenti baziranona njihovoj funkcionalnosti proizvodi sistem S = {A, B, C, …} sa manjimbrojemkomponenti
    • Na najvišem nivou apstrakcije tretiramo sistem kao crnu kutiju
  •  Hijerarhija apstrakcija
apstrakcije na low level hardverskom nivou

Apstrakcije

Apstrakcije na low-level hardverskom nivou
  • Tako imamo sledeće apstrakcije
    • logički element (gate) AND = 2 redno povezana tranzistora
    • Jednobitni sabirač (1-ADD Circuit) = Logička mreža koja se sastoji od 25 NOT, AND i OR logičkih elementa
  • Tranzistori: primitivne komponente od kojih se grade logički elementi
  • Logički elementi (Gates): sledeći nivo apstrakcije
  • Logičke mreže (Circuits): viši nivo apstrakcije
hi j erarh ija slojeva a rhite k ture k omp j uter a

Application

Operating

System

Compiler

Firmware

Instruction Set

Architecture

Instr. Set Proc.

I/O system

Datapath & Control

Digital Design

Circuit Design

Layout

Apstrakcije

Hijerarhija slojevaarhitekturekompjutera

Viši programski jezici

Programina simboličkom

(asemblerskom) jeziku

Softver

Programina mašinskom

jeziku

Softversko/hardverska

granica

Hardver

Mikroprogrami

Jezik registarskog prenosa -Register TransferNotation (RTN)

Logički dijagrami

Circuit Diagrams

nivoi p rogram ske r epre z enta cije
lw $15, 0($2)

lw $16, 4($2)

sw $16, 0($2)

sw $15, 4($2)

Program u VPJ

Programu asembleru

Mašinskiprogram

Specifikacija kontrolnih signala

Apstrakcije

Nivoiprogramskereprezentacije

temp = v[k];

v[k] = v[k+1];

v[k+1] = temp;

Compiler

Assembler

0000 1001 1100 0110 1010 1111 0101 1000

1010 1111 0101 1000 0000 1001 1100 0110

1100 0110 1010 1111 0101 1000 0000 1001

0101 1000 0000 1001 1100 0110 1010 1111

Mašinska interpretacija

ALUOP[0:3] <= InstReg[9:11] & MASK

Jezik registrarskog prenosa

hi j erarh ija projektovanja kompjutera
Nivo NazivModuliPrimitiviDeskriptivni medijumi

1ElektronikaGejtovi, Flip-flopovi…Tranzistori, Otpornici ... Jezik za digitalno projektovanje

2 Logika Registri, ALU-ovi ... Gejtovi, Flip-flopovi … Logičkidijagrami

3 Organizacija Procesori, Memorije Registri, ALU-ovi … Jezik registarskog prenosa

4 Mikroprogramiranje Asemblerski jezikMikroinstrukcijeMikroprogramski jezik

5 Asemblersko programiranje OS rutine ASM instrukcije Asemblerski jezik

6 Proceduralno programiranje Aplikacije OS rutine Viši programski jezikDrajveri .. Viši programski jezici

7 AplikacijeSistemi Proceduralne Problem-Orijentisani konstrukcije jezik

Low Level - Hardware

High Level - Software

Apstrakcije

Hijerarhijaprojektovanja kompjutera

Firmware

opis hardvera
Opis hardvera
  • Vizualizacija hardvera:
    • Blok dijagrami (prostorna vizualizacija):
      • Dvodimenzionalna reprezentacija funkcionalnih blokova i njihove veze.
    • Vremenski dijagrami (vremenska vizualizacija):
      • Sinusoidakoja prikazuje događaje u zavisnosti od vremena.
  • Jezik registarskog prenosa (Register Transfer Notation -RTN):
    • “Skraćena” notacijaza mikrooperacije. Opisuje kompjuterske operacije u terminima registara i transfera podataka među njima.
    • Takođe opisuje uslovne informacije u sistemukoje uzrokuju da se neka operacija izvrši.
  • Jezici za opis hardvera:
    • Jezici koji se koriste za lakše opisivanje i rukovanje digitalnim sistemima i za njihovo povezivanje.
    • Primeri: VHDL: VHSIC (Very High Speed Integrated Circuits) Hardware Description Language, Verilog.
arhite k tur a k omp j uter a organiza cija k omp j uter a
Arhitektura kompjutera: Organizacija kompjutera
  • TerminArhitektura kompjutera seponekad pogrešno sužavanaprojektovanje skupa instrukcija, dok se drugi aspektiprojektovanja kompjutera nazivaju implementacija.
  • Preciznija definicija:
    • Arhitektura skupa instrukcija: Skup instrukcija vidljiv programeru koji služi kao granica između softvera i hardvera.
    • Implementacija mašine imadve komponente:
      • Organizacija: uključuje aspektevišeg nivoa projektovanja kompjuterakao što su: memorijski sistem, struktura magistrala (bus-ova), interni CPU blokkoji uključuje implementaciju aritmetičkih i logičkih operacija, kao i operacija grananja i prenošenja podataka.
      • Hardver: ukazuje na specifičnosti mašine kao što su npr. detalji logičkogprojektovanjai tehnologije pakovanja.
  • U širem smislu, pod arhitekturom kompjuterapodrazumevamo:

1- Arhitekturu skupa instrukcija

2- Organizaciju

3- Hardver

arhitektura skupa instrukcija instruction set architecture isa
Arhitektura skupa instrukcija(Instruction Set Architecture - ISA)
  • “... the attributes of a [computing] system as seen by the programmer, i.e. the conceptual structure and functional behavior, as distinct from the organization of the data flows and controls the logic design, and the physical implementation.”

– Amdahl, Blaaw, and Brooks, 1964.

  • Arhitekturaskupa instrukcija:
    • Organizacija programabilnih memorija (memorijai procesorski registri):
      • Količina adresive memorije
      • Broj raspoloživih registara
    • Tipovi podatakaistrukture podataka: kodiranjei registrovanje.
    • Skup instrukcija: sve raspoložive instrukcije.
    • Formati i dekodiranje instrukcija.
    • Načini adresiranja i pristupanja podacima i instrukcijama.
    • Uslovi za izuzetke.
skup instrukcija
Skup instrukcija
  • Nezavisno od tipa kompjutera, strukture centralnog procesa i hardverske organizacije, svaka mašinska instrukcija mora da specifikuje sledeće:
    • Opcod: Koju operaciju treba izvršiti. Primer: add, load,...
    • Gde se nalazi operand (argument) ili operandi ako ih je više: u CPU registrima,operativnoj memoriji, na I/O (ulazno/izlaznim) portovima.
    • Gde treba smestiti rezultat, ako operacija proizvodi rezultat: može se eksplicitno navesti ili se implicitnopodrazumeva iz opcoda.
    • Gde se nalazi sledeća instrukcija: Ako nije u pitanju instrukcija predaje upravljanja (grananja, bezuslovni skokovi,...) sledeća se izvršava instrukcija smeštena neposredno iza tekuće u OM, inače adresu sledeće instrukcije specifikuje instrukcija predaje upravljanja.
ta emo u iti

U ovojlekciji...

Šta ćemo učiti
  • Algoritmi
    • se izvršavaju na kompjuterima
    • opisuju logičku struktururešenja datog problema
    • problem-orijentisani su
  • Do sada (u prva dva razreda) nismo učili kako kompjuteri izvršavaju algoritme. To je zadatak predmeta Računarstvo i informatika u trećem razredu!
  • Treba da upoznamo sastav kompjuterskih sistema
    • Mikroračunarski sistemi
  • Zatim ćemo se upoznati sa načinom izvršavanja programa
    • Arhitektura i organizacija računarskih sistema
    • Operativni sistemi
implementacija algoritama
Implementacija algoritama

Postoje tri metode za implementaciju algoritama

  • Programska (software)
  • Mikroprogramska (firmware)
  • Hardverska (hardware)
program ska

Implementacijaalgoritama

Programska

ADD X,YSaberi dva broja sa memorijskih lokacija na adresamaX i Y, i upiši rezultat u AC.

MBR

+

AC

Memorija

Load X Prenesi sadržaj memorijske lokacije X u MBR i zatim u AC

ADD Y Prenesi sadržaj memorijske lokacije Y u MBR, saberi ga sa sadržajem AC i upiši rezultat u AC

mi k roprogram ska

Logička kola za

Kontrolne signale

Implementacija algoritama

Mikroprogramska

A

C

G

D

MAR

MBR

AC

+

F

E

Memorija

B

Prenesi sadržaj mem. lokacije X u MBR F,G

Prenesi je u ALU A

Provedi kroz ALU(bez sabiranja) D

Prenesi rezultat u AC B

Prenesi sadržaj mem. lokacijeYu MBR F,G

Pošaljisadržaje MBR i AC u ALU i + A, C, E

Upiši rezultat u AC B

hardverska

Implementacija algoritama

Hardverska

A

C

D

MBR

+

AC

F

E

Memorija

B

t0 Pošalji kontrolni signal read memoriji sa adresom X i otvori gejtF da je upamtiš u MBR

t1 Pošaljikontrolne signaledo D da preneseš podatak kroz ALU, i do B da ga upamtiš u AC

t2 Pošalji kontrolni signal read memoriji sa adresomY i otvori gejt

F da je upamtiš u MBR

t3 Pošalji kontrolne signaledo A i C. Takođe pošalji kontrolni signal do E za sabiranje i do B za memorisanje rezultata.

pore enje metoda implementacije

SoftverskaFirmverskaHardverska

Implementacija algoritama

Poređenje metoda implementacije

Brzinasporasrednja velika

Cenamalasrednja velika

Modifikacijajeftinasrednja skupa

Proširivostlakasrednja teška

karakteristike procedura
Karakteristike procedura
  • Procedure koje se nikad ne menjaju jednom se implementiraju
    • Aplikativneprocedure za većinu mašina
      • Hardverska implementacijaje superiorna, specijalno za jednostavne procedure
      • Prednost je brzina izvršavanja
  • Procedure koje se često menjaju
    • Aplikativneprocedure za kompjutere
      • Softverski, često je firmverska implementacijabolja
      • Prednosti su fleksibilnost i manja cena implementacije
  • Operativneprocedure
    • Kompjuter ima operativnu proceduru koja obično upravlja raznim mašinskim resursima i nadgleda rad kompjutera
    • Ona se naziva OPERATIVNI SISTEM ili jednostavno OS
pitanja i zadaci
Pitanja i zadaci
  • Na koje se načine mogu implementirati alogoritmi?
  • Uporedite metode imlementacije algoritama.
  • Koje su dve osnovne vrste procedura koje se realizuju na kompjuterima i kako se obično implementiraju?
  • Kako se princip apstrakcije koristi u proučavanju kompjutera?
  • Navedite nivoe apstrakcije u projektovanju kompjutera?
  • Kako se opisuje hardver računara na najnižem nivou?
  • Koji su nivoi programske reprezentacije?
  • Kakav odnos postoji između arhitekture i organizacije kompjutera?
  • Šta podrazmevamo pod arhitekturom skupa instrukcija?
  • Na šta treba sa ukazuje mašinska instrukcija?
ad