Počítače , mikropočítače, základní pojmy

1. Počítače, mikropočítače, základní pojmy Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miloš Zatloukal Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

2. Charakteristika DUM 2

3. Počítače, mikropočítače, základní pojmy Obsah tématu- počítač, program, algoritmus- složení počítače- Vstup- Centrální jednotka - Procesor- ALU- Řadič - Operační paměť - Výstup- Mikroprocesor- Jednočipový mikropočítač- Mikrokontrolér

4. Počítač Je to technický prostředek určený pro zpracování informací (dat). Informaceze vstupu jsou zpracovány v centrální jednotce a výsledky pak předány na výstup. Typické vlastnosti - práce s informacemi v dvojkovém (binárním) tvaru – logické stavy 0 a 1 - provádění algoritmu v postupných krocích – pomocí programu - univerzálnost – schopnost různé činnosti změnou programu Program - algoritmuspřevedený do tvaru vhodného pro strojní zpracování informace – je následně počítačem prováděn (jednou či opakovaně). - základním stavebním kamenem programu je jedna instrukce – počítač ji vykoná - programovací jazyk – realizuje přenos algoritmu do počítače

5. Algoritmus - je to postup vedoucí k výsledku - složen z jednoduchých kroků, které na sebe navazují - pracuje pro libovolná vstupní data - je použitelný pro úlohy stejného typu Vyjádření algoritmu - slovní (slovní popis postupu – “kuchařka“, návod (nevhodný pro složitější úlohy) - matematické (zápis vzorcem, rovnicí apod.) - grafický (vývojový diagram nebo strukturogram) – kombinace grafických značek a slovního popisu

6. Vývojový diagram Strukturogram Obr. 2 Obr. 1

7. Složení počítače Obr. 3 Vstupní jednotka (Input) - pro připojení technických zařízení pro vstup informací do počítače - jako příkazy – povely (např. z klávesnice, nebo pomocí myši) - jako data (znaky zadané klávesnicí – např. písmena, čísla)- typická vstupní zařízení: - klávesnice - myš - dotykový displej

8. Centrální jednotka (CPU) Centrální procesorová jednotka (U = Unit) zahrnuje - Procesor (ústřední blok výpočetního systému) – obsahuje - ALU (aritmetickologickou jednotku - řadič (řídicí jednotku ŘJ – C – Controller) - Operační paměť Obr. 4

9. Řadič - ŘJ - řídicí jednotka pracuje podle programu v operační paměti - vybírá jednotlivé instrukce programu - převádí tyto instrukce na řídicí signály - řídí další části počítače - vybírá – čte - ukládá – zapisuje - obsluhuje vstupní a výstupní zařízení – V/V zařízení (I/O – Input/ Output) ALU - provádí matematické operace s daty z operační paměti podle instrukcí programu Operace - aritmetické (např. součet, rozdíl, součin, podíl…) - logické (NOT, AND, OR)

10. Operační paměť Slouží k dočasnému uchování: - dat ze vstupu - instrukcí programu - ukládání mezivýsledků a výsledků výpočtů Program v ní uchovaný řídí činnost počítače Musí být dostatečně rychlá (musí být schopna zapisovat a číst informace rychlostí srovnatelnou s rychlostí ALU)

11. Výstup Slouží k zobrazení výsledků (a k jejich trvalejšímu uchování) Typická výstupní zařízení: - zobrazovač – monitor – displej - tiskárna - zvukový výstup - uložení na paměťové médium (elektronické, magnetické, optické)

12. Mikroprocesor - procesor zmenšený do jediného integrovaného obvodu (jde tedy o monolitický nebo jednočipový procesor) Co přináší v technickém vývoji? - možnosti konstruovat počítače s malými rozměry (např. jednodeskové) - zvýšení rychlosti počítače (kratší spojovací cesty) - celkové zvýšení výkonnosti systému - výrazné snížení spotřeby elektrické energie Příklad mikropocesorů: Intel 8080, Zilog Z80, Motorola 68000, Intel Pentium

13. Mikropočítač- jde o miniaturizovaný počítač (výpočetní systém) - je umístěn nejčastěji na jedné desce plošného spoje Uplatnění - osmibitový školní (slušovické počítače řady TNS, PMD 80, IQ 151, PMI 80)- osmibitový domácí počítač (řada počítačů Didaktik, ze zahraničních pak známé typy jako ZX Spektrum, Commodore C64, Atari 800 a jiné). - jako řídicí prvek nejrůznějších technických systémů (např. PMI 80, TNS)

14. Jednočipový mikropočítač (Single-ChipMicrocomputernebo monolitický mikropočítač)- jde o kompletní počítač (mikropočítač) - obsahuje všechny tři bloky – vstup, centrální jednotku a výstup - je zmenšený do jednoho integrovaného obvodu s vysokou hustotou integrace (LSI) (příklad: Intel 8048 nebo Intel 8051) Typické vlastnosti:- velký počet tranzistorů na jednom čipu - architektury s velkým výpočetním výkonem - rozsáhlé skupiny funkcí – instrukcí- kratší spoje- menší zpoždění signálů- menší spotřebu energie (napájení)

15. Mikrokontrolér (Microcontroller)- jde o jednočipový mikropočítač - je určen jako ústřední řídicí prvek pro nejrůznější přístroje(audiovizuální, měřicí, domácí spotřebiče, mobilní technika...) Typické vlastnosti:- má jen menší možnosti rozšíření (není tak univerzální - vysoký výpočetní výkon (procesor s architekturou RISC)- nízká cenaPříkladem jsou obvody PIC od výrobce Microchip.

16. Obr. 6 Aplikace mikrokontroléru PIC Obr. 5

17. 1. ALU se přesně nachází v : Operační paměti Řadiči Procesoru Kontrolní otázky 2. Blok procesoru „Řadič“ má název podle: Řídicí činnosti Řazení instrukcí programu Řazení výsledků žádné z výše uvedených 3. O počítači ZX Spectrum lze říci, že je předchůdcem počítače typu PC. Patřil do kategorie: Školních 8-bitových mikropočítačů Průmyslových 8-bitových mikropočítačů Domácích 8-bitových mikropočítačů žádné z výše uvedených

18. 1. ALU se přesně nachází v : Operační paměti Řadiči Procesoru Kontrolní otázky – správné odpovědi - červeně 2. Blok procesoru „Řadič“ má název podle: Řídicí činnosti Řazení instrukcí programu Řazení výsledků žádné z výše uvedených 3. O počítači ZX Spectrum lze říci, že je předchůdcem počítače typu PC. Patřil do kategorie: Školních 8-bitových mikropočítačů Průmyslových 8-bitových mikropočítačů Domácích 8-bitových mikropočítačů žádné z výše uvedených

19. Seznam obrázků: Obr. 1: vlastní, vývojový diagram Obr. 2: vlastní, strukturogram Obr. 3: vlastní, blokové schéma počítače Obr. 4: vlastní, CPU – centrální procesorová jednotka Obr. 5: vlastní, foto - Aplikace mikrokontroléru PIC – vývojový kit Obr. 6: vlastní, foto - Aplikace mikrokontroléru PIC – vývojový kit – detail

20. Seznam použité literatury: [1] Matoušek, D.: Číslicová technika, BEN, Praha, 2001, ISBN 80-7232-206-0 [2] Blatný, J., Krištoufek, K., Pokorný, Z., Kolenička, J.: Číslicové počítače, SNTL, Praha, 1982 [3] Kesl, J.: Elektronika III – Číslicová technika, BEN, Praha, 2003, ISBN 80-7300-075-X

21. Děkuji za pozornost 