Поглед одозго на функције и везе рачунара

1. Поглед одозго на функције и везе рачунара Компоненте рачунара Функција рачунара Повезивање компонената

2. Компоненте рачунара • Већина данашњих рачунара поседује тзв. Фон Нојманову архитектуру: • Подаци и инструкције смештени су јединственој меморији која се може читати и у коју се може уписивати. • Садржај меморије може се адресирати на основу локације, без обзира на тип података које се ту налази. • Извршење се одвија на секвенцијалан начин, од инструкције до инструкције.

3. Компоненте рачунара • На располагању нам је неколико основних логичких компонената које могу да се комбинују на разне начине ради меморисања или обављања аритметичких и логичких операција. • Када је нека одређена операција потребна, можемо да конструишемо одговарајућу конфигурацију логичких компонената пројектовану за тај случај.

4. Компоненте рачунара • Можемо да тај процес повезивања различитих компонената у жељену конфигурацију сматрамо некаквом врстом програмирања. • Резултујући програм у облику хардвера назива се hardwired.

5. Секвенца аритметичких и логичких инструкција Резултати Подаци Компоненте рачунара • У овом случају систем прихвата податке и производи резултате. Сл. 1. Програмирање у хардверу.

6. Компоненте рачунара • Размотримо алтернативу где смо конструисали конфигурацију опште намене за обављање аритметичких и логичких функција. • Сада систем прихвата податке и управљачке сигнале а производи резултате.

7. Компоненте рачунара • Уместо поновног повезивања жица, програмер треба само да обезбеди нови скуп управљачких сигнала. • Како се обезбеђују управљачки сигнали?

8. Компоненте рачунара • Читав програм је секвенца корака. • У сваком кораку се над неким подацима врши нека аритметичка или логичка операција. За сваки корак треба обезбедити нови скуп управљачких сигнала.

9. Компоненте рачунара • Ако обезбедимо јединствени код за сваки од могућих скупова управљачких сигнала и додамо и део који ће прихватати код и генерисати управљачке сигнале ...

10. Кодови инструкција Интерпретатор инструкција Управљачки сигнали Аритметичке и логичке функције опште намене Резултати Подаци Сл. 2. Програмирање у софтверу. Компоненте рачунара

11. Компоненте рачунара • ... тада смо знатно олакшали програмирање. • Уместо да поновно повезујемо хардверске компоненте потребно је да обезбедимо нову секвенцу кодова.

12. Компоненте рачунара • Сваки код је у ствари инструкција на основу које се генеришу управљачки сигнали. • Ова секвенца кодова, тј. инструкција назив се софтвер.

13. Компоненте рачунара • Слика 2 указује да постоје две основне компоненте система. Оне чине CPU! • Потребан је и начин да се подаци и инструкције унесу у систем а такође и да се прикажу резултати. • Делови система који се баве овим су У/И модули.

14. Компоненте рачунара • Улазни уређаји допремају инструкције и податке секвенцијално. • Програм се не извршава увек секвенцијалнно! • Осим тога, операције над подацима могу да захтевају више од једног елемента у одређеном редоследу.

15. Компоненте рачунара • Стога је неопходно место где би се привремено памтиле и инструкције и подаци. • Такав модул назива се меморија или главна меморија (такође и примарна или оперативна).

16. Компоненте рачунара

17. Функција рачунара • Основна функција рачунара је да извршава програм који се састоји од инструкција запамћених у меморији. • Најједноставније посматрано, извршење сваке инструкције састоји се из два дела: • припреме инструкције (fetch), и • извршења инструкције (execution).

18. циклус припреме циклус извршења Прибави наредну инструкцију Изврши инструкцију Почетак Крај Функција рачунара • Обрада потребна за извршење једне инструкције назива се циклус инструкције.

19. Повезивање компонената • Рачунар се састоји од три основна типа компонената (процесор, меморија, У/И) које међусобно комуницирају. • Колекција путева који повезују различите модуле назива се структура за повезивање.

20. Повезивање компонената • Различити модули захтевају различите врсте података и сигнала које размењују са другим модулима.

21. Повезивање компонената

22. Повезивање компонената • Меморија • Обично се састоји од N речи једнаке дужине којима су додељене јединствене меморијске адресе (0, 1, ... , N-1). • Речи података могу се читати из или уписивати у меморију. • О природи приступа говоре сигналиread и write, док се локација којој се приступа специфицира адресом.

23. Повезивање компонената

24. Повезивање компонената • У/И модул • Са унутрашње тачке гледишта сличан је меморији. • Постоје две операције read и write. • Један У/И модул може управљати са више спољних уређаја (рецимо М). • Интерфејс са сваким од спољних уређаја називамо порт и сваки има своју адресу (0, 1, ... , М-1).

25. Повезивање компонената • Постоје спољашњи путеви података за улаз и излаз. • У/И модул је у стању да процесору пошаље сигнал захтева за прекидом.

26. Повезивање компонената

27. Повезивање компонената • Процесор • Процесор чита инструкције и податке, и уписује податке после обављене обраде. • Процесор користи управљачке сигнале за управљање читавим системом. • Процесор прима сигнал захтева за прекидом.

28. Повезивање компонената • Структура за повезивање мора да подржи следеће типове преноса: • Меморија  процесор. • Процесор  процесор. • У/И  процесор. • Процесор  У/И. • У/И  меморија.