TEMATSKA CJELINATEMATSKA CJELINA

OSNOVE RAČUNARSKOG HARDVERA

3.3.3.

2

Ciljevi nastavne jediniceCiljevi nastavne jedinice

1. Na koji se način u računaru memorišu i obrađuju podaci -informacije

2. Osnovna struktura i organizacija računara

3. Funkcije i međusobna interakcija glavnih komponenti računara

4. Vrste memorija i memorijskih uređaja

3

OSNOVNE FUNKCIJE RAOSNOVNE FUNKCIJE RAČČUNARAUNARA

Prihvatanje ulazaPrihvat podataka iz vanjskog svijeta

Obrada (procesiranje) podatakaObavljanje aritmetičkih ili logičkih operacija (donošenje odluka)

nad podacima

Formiranje izlazaDobijanje informacija i slanje informacija u spoljnji svijet

Memorisanje informacijaSlanje i skladištenje informacija u memoriju računara

4

OSNOVNE KOMPONENTE RAOSNOVNE KOMPONENTE RAČČUNARAUNARA

Ulazni uređaji Tastatura (keyboard)

Miš (mouse)

Skener (flatbed scanner)

Čitač bar kodova

Mikrofon

5

OSNOVNE KOMPONENTE RAOSNOVNE KOMPONENTE RAČČUNARAUNARA

Izlazni uređaji Monitor ili video displej

Štampač

Ploter

Zvučnici

6

OSNOVNE KOMPONENTE RAOSNOVNE KOMPONENTE RAČČUNARAUNARA

Centralna jedinica za obradu Procesor

Matična ploča

Primarna memorija

Napojna jedinica

Dodatne namjenske kartice

7

OSNOVNE KOMPONENTE RAOSNOVNE KOMPONENTE RAČČUNARAUNARA

Memorije i memorijski uređaji Primarna memorija

Memorija sa slučajnim pristupom RAM(Random Access Memory)

Sekundarna memorija Memorijski uređaji koji služe za dugotrajno

skladištenje podataka– Tvrdi diskovi HD (Hard Disk)

– CD i DVD jedinice

– Diskete, ZIP diskovi

– Magnetne trake

8

RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER

Računarski hardver(computer hardware) svi fizički (opipljivi) dijelovi računara

Hardver se mnogo rjeđe mijenja nego softver

Mogućnosti računara u najvećoj mjeri zavise od hardvera i njegovog kvaliteta (performanse)

9

RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER

10

PREDSTAVLJANJE PODATAKA U PREDSTAVLJANJE PODATAKA U RARAČČUNARUUNARU

Informacija Obrađeni podaci koji daju novo značenje

Informacija je bilo šta što može biti predmet komuniciranja

Informacije se pojavljuju u mnogim oblicima Riječi, brojevi, slike

Audio, video, animacije

11

BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM

Računarske informacije su digitalne

Bit ili binarna cifra Najmanja jedinica informacija

Može da ima samo dvije vrijednosti 1 ili 0

Može da predstavlja brojeve, kodove ili naredbe

Bajt skup od 8 bita

12

BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM

Korištenjem dva simbola (0 i 1) mogu biti predstavljeni svi brojevi i nad njima se mogu obavljati proizvoljne aritmetičke operacije Bilo koji broj može se posmatrati kao komponente svojih

pozicionih vrijednosti od kojih je svaka stepen broja dva

Dekadni broj 19 predstavlja se binarno kao 00010011

13

BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM

Brojevi zapisani s bitovima

Binarni brojni sistemSvi brojevi su predstavljeni preko

kombinacija samo dvije binarne cifre

Decimalni brojevi se mogu konvertovati u binarne i obratno

Obrada binarnih brojeva je potpuno skrivena od korisnika računara

14

ASCII kôd Najčešće korišten kôd

American Standard Code for Information Interchange

Jednoznačno kodira 256 znakova

Unicode Kodna šema koja podržava 65.000

jedinstvenih karaktera (znakova)

KODIRANJEKODIRANJE

15

BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM

Instrukcije programa su u binarnom zapisu Sačuvani programi se smještaju kao skupine bitova

Programske instrukcije su prezentirane u binarnoj notaciji kao odgovarajući kodovi instrukcija

16

BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM

Osnovni nedostatak kod binarnog predstavljanja brojeva je predugačak zapis broja

U računarskim sistemima najčešće se koristi heksadecimalni brojni sistem

Heksadecimalni brojni sistem raspolaže sa 16 cifara: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F

Primjeri: 0100 0001 b = 41 h

1010 0111 b = A7 h

17

HEXBINDEC

F111115

E111014

D110113

C110012

B101111

A101010

910019

810008

701117

601106

501015

401004

300113

200102

100011

000000

BROJNI SISTEMIBROJNI SISTEMI

Osnova za preračunavanje

18

BINARNI BROJNI SISTEMBINARNI BROJNI SISTEM

Obilježavanje: Bit b

Bajt B

Bajt

Kilobajt (kB)

Megabajt (MB)

Gigabajt (GB)

Terabajt (TB)

Petabajt (PB)

= 8 b

= 1024 B = 210 B

= 1024 kB = 210 kB

= 1024 MB = 210 MB

= 1024 GB = 210 GB

= 1024 TB = 210 TB

19

MATIMATIČČNA PLONA PLOČČA RAA RAČČUNARAUNARA

Sistemska ili matična ploča (motherboard)

Povezuje komponente i omogućava komunikaciju između pojedinih dijelova računara

Od matične ploče zavisi: Performansa

Tip procesora kojeg podržava (AMD, Intel)

Integrirane komponente Kontroler za zvuk, grafiku, LAN čip, USB priključak, floppy disk

kontroler

20

MATIMATIČČNA PLONA PLOČČA RAA RAČČUNARAUNARA

Dijagram savremene matične ploče

22

CPUCPU

Centralna jedinica za obradu CPU (Central Processing Unit)

CPU (mikroprocesor, µP ) Poluprovodnički čip

Interpretira i izvršava programske instrukcije

Nadgleda aritmetičke i logičke operacije nad podacima

Broj tranzistora u jednom čipu se udvostručava svakih 18 mjeseci

23

CPUCPU

Komunicira sa svim ostalim dijelovima računara indirektno preko memorijeBIU Bus Interface Unit

Izvršavanje instrukcijaEU Execution Unit ALU Arithmetic Logic Unit

Kompleksan skup elekronskih kola(sastoji se od stotina miliona tranzistora i dioda)

24

CPUCPU

25

REGISTRIREGISTRI

Registri opšte namjene privremeno čuvanje rezultata

IP (Instruction Pointer) registar sadrži adresu sljedeće instrukcije koju BIU treba da prenese iz memorije u procesor

PSW (Processor Status Word) registar koji služi da zapamti nekoliko važnih osobina posljednjeg rezultata dobijenog iz ALU-a i određene postavke procesora

26

CPUCPU

Koraci koje obavlja CPU

Prihvat (fetch) naredbi iz RAM-a

Dekodiranje naredbe

Čitanje podataka iz RAM-a (ako se zahtijeva u naredbi)

Izvršenje naredbe

Upis rezultata obrade (u MEM ili periferijsku jedinicu)

27

CPUCPU

Pipelining Prije nego što procesor završi s obradom prve instrukcije,

započinje se obrada naredne instrukcije

Omogućeno povećanje brzine obrade instrukcija

Standardna karakteristika procesora

28

CPUCPU

KompatibilnostSoftver nije neminovno kompatibilan sa svakim CPU-om

Softver napisan za PowerPC familiju procesora ugrađenih u Macintosh računare ne radi na Intelovim procesorima

Softver napisan za Linux ne radi pod Windows OS

Oba sistema rade na PC-ovima s Intelovim mikroprocesorima

CPU-ovi u okviru iste familije su po pravilu kompatibilni s prethodnim verzijama

Noviji procesori mogu da izvršavaju sve instrukcije koje se izvršavaju i na starijim modelima

29

CPUCPU

Proizvođači Intel

Pentium, Celeron, Xeon, Itanium

AMD Serija Athlon

Motorola MC68xxx, PowerPC (za Macintosh)

30

PERFORMANSE CPUPERFORMANSE CPU--aa

Aplikacije zahtijevaju brže mašine u cilju postizanja zadovoljavajućih rezultata

Ukupne performanse računara su određene sa: Brzinom takta (clock speed) procesora

Izražava se gigahercima

1GHz = milijarda taktnih ciklusa u sekundi

Arhitekturom i dužinom riječi procesora Radne stanice i serveri koriste 64-bitne procesore

Većina PC-ova koristi 32-bitne procesore

Neki ugrađeni računari te računari posebne namjene koriste jošuvijek 8-bitne i 16-bitne procesore

31

PERFORMANSE CPUPERFORMANSE CPU--aa

MIPS MIPS (milion instrukcija u sekundi)

Ukupan broj instrukcija koje se mogu obaviti u jedinici vremena

Nije toliko od interesa računari obavljaju različite poslove

Megaflopsi Milioni operacija s pokretnom decimalnom tačkom koje

procesor može da izvrši za jednu sekundu

32

RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER

Performanse

Tehnike za povećanje računarske moći su: Paralelno procesiranje

Server klasteri

33

RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER

BIOS (Basic Input/Output System) osnovni set instrukcija za pokretanje računara

Memorijski slotovi prihvat RAM memorije, obično ih ima više

PCI (Peripheral Component Interconnect) slotovi: (ISA, EISA) konektori za zvučne, TV, mrežne, grafičke kartice, itd.

AGP (Accelerated Graphics Port) port: konektor isključivo namijenjen za grafičke kartice, karakterizira ga veća brzina od PCI-a

34

RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER

IDE (Integrated Drive Electronics) konektori služe za spajanje PATA hard diskova, optičkih uređaja (DVD/CD-ROM/RW) obično postoje dva konektora

SATA (Serial Advanced Technology Attachment) konektori ova tehnologija je nešto novijeg datuma nego PATA, služi za konektovanje SATA hard diskovai ima bolje performanse

USB (Universal Serial Bus) priključci služi za priključivanje spoljnih uređaja (printera, memorijskih stikova, itd.) najnoviji standard je USB 2.0

Legacy konektori prevaziđeni konektori (serijski i paralelni), podrška starim uređajima, sve manje se koriste, odlikuje ih mala brzina

35

RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER

Konektori za periferije konektori za miš i tastaturu su također veoma stari i nisu se previše mijenjali. Danas se sve više proizvode za USB standard

CMOS baterija pamti osnovne postavke i sadrži u sebi sistemski sat

Integrisani dijelovi većina ploča danas ima već ugrađene audio (zvučne), mrežne, pa i grafičke čipove

Naponski konektor preko njega matična ploča dobija napon (od AC/DC konvertora), te ga raspodjeljuje ostalim dijelovima na matičnoj ploči

36

MAGISTRALE, PORTOVI I PERIFERIJEMAGISTRALE, PORTOVI I PERIFERIJE

Na matičnoj ploči računara informacije se prenose između pojedinih računarskih komponenti preko skupa veza koji se zove sistemska magistrala (system bus) ili samo bus

37

DATA BUSDATA BUS

ADDRESS BUSADDRESS BUS

CONTROL BUSCONTROL BUS

CPUCPUPRIMARPRIMARNANA

MEMORIJAMEMORIJA

ULAZNI

UREĐAJI

IZLAZNI

UREĐAJI

SEKUNDARNA

MEMORIJA

RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER

38

MAGISTRALE, PORTOVI I PERIFERIJEMAGISTRALE, PORTOVI I PERIFERIJE

Magistrale Tipično imaju 32 ili 64 veze

Povezuju memorijske jedinice

Povezuju proširive slotove

Povezuju spoljašnje magistrale i portove

Slotovi i portovi Olakšavaju jednostavno povezivanje

spoljašnjih uređaja (periferne jedinice)

39

MEMORIJAMEMORIJA

RAM - Random Access Memory Dinamička – zahtijeva osvježavanje sadržaja

tokom rada

Statička – zahtijeva stalno napajanje

ROM - Read Only Memory PROM: Sadržaj se može upisati jedanput

EPROM: Može se brisati ultraljubičastom svjetlošću

EEPROM: Može se brisati električno

Flash: Dozvoljava višestruki upis

40

MEMORIJAMEMORIJA

RAM memorija – memorija sa slučajnim pristupom Poluprovodničke komponente

Koristi se za privremeno memorisanje programskih instrukcija i podataka

Jedinstvene adrese, podaci se mogu smjestiti na bilo koju lokaciju

Brz pristup (čitanje i upisivanje)

Informacije ne ostaju memorisane kada se isključi napajanje

41

MEMORIJAMEMORIJA

ROM memorija Podaci se memorišu permanentno Po pravilu se u ovu memoriju upisuju startup

instrukcije i drugi permanentni podaci

Flash memorije Koriste se u telefonima, pejdžerima, prenosivim

računarima, PDA uređajima, itd. Moguć je višestruki upis Sadržaj se čuva i u odsustvu napajanja

42

HIJERARHIJA KOD MEMORIJAHIJERARHIJA KOD MEMORIJAB

rzin

a

Kap

acite

t

Sekundarna memorija

RAM

Cache

CPUregistri

43

MEMORIJAMEMORIJA

CPU registri Privremene lokacije za međurezultate i tekuće instrukcije

Cache memorija L1 – interno u procesoru L2 - Brza memorija između CPU-a i RAM-a, za podatke koje

CPU često traži ~ 1MB

RAM Read/write memorija za prihvat podataka i instrukcija programa

koji se izvršava ~ 256, 512, 1024, 2048 MB

Sekundarna memorija Masovna memorija s podacima i programima ~ 200 GB Dio ove memorije može da se koristi za virtualnu memoriju

44

PRISTUP MEMORIJI I PERIFERIJAMAPRISTUP MEMORIJI I PERIFERIJAMA

Poliranje Mehanizam prekida - omogućava efikasniji rad računara

s periferijama Eksterni Interni

Direktan pristup memoriji DMA (Direct Memory Access) predstavlja direktan transfer podataka između periferije i memorije bez posredovanja procesora u tom transferu

45

NAPAJANJE RANAPAJANJE RAČČUNARAUNARA

Konverzija AC u DC napajanje Mrežni napon od 220 V pretvara

se u 3,3 V, 5 V i 12 V

Ima sopstveno hlađenje Glavna karakteristika napojne

jedinice je njena snaga Snaga napojne jedinice se

izražava u vatima (W)

46

NOTEBOOK RANOTEBOOK RAČČUNARIUNARI

Režim hibernacije Trajanje baterije – važna karakteristika Autonomni rad – od 1 do 8 sati

Režim hibernacije (hibernation mode) U cilju smanjenja utroška energije i produženja vremena između

dva punjenja Kada se računar duže ne koristi a ostao je uključen, svi aktivni

podaci iz RAM-a se pohranjuju na tvrdi disk, a računar je praktično isključen

47

PLUG & PLAYPLUG & PLAY

Uključivanje ili isključivanje (memorija, čipova, dodatnih pločica, flash memorija, uređaja, itd.) mijenja konfiguraciju računara

Plug and Play tehnologija – nije potrebno posebno podešavanje i setovanje

Po prvi put viđeno na Apple Macintosh računarima Kod starijih računara ovakve akcije su zahtijevale

izmjenu switcheva ili jumpera

48

RARAČČUNARSKI HARDVERUNARSKI HARDVER

Perspektive Nova laserska tehnologija nazvana EUVL (Extreme Ultraviolet

Lithography) drastično će povećati performanse i smanjiti dimenzije čipova

Superprovodnici koji provode elektricitet bez zagrijavanja će povećati brzinu računara za dva reda veličine

U optičkim računarima signali se prenose svjetlošću, a ne električnim impulsima

49

ZAKLJUZAKLJUČČAKAK

Računari manipuliraju sekvencama bitova binarnim reprezentima informacija

CPU izvršava programske instrukcije koje su također kodirane kao nizovi bitova, obavljajući računske i logičke operacije kojima se ulazni podaci transformiraju u izlazne podatke

Svi CPU-ovi nisu međusobno kompatibilni

50

ZAKLJUZAKLJUČČAKAK

CPU koristi: RAM memoriju kao privremenu memoriju za instrukcije i

podatke ROM memoriju, sadrži nepromjenljive informacije koje služe kao

referentni materijal za CPU u toku izvršavanja programskih instrukcija

CPU, radna memorija, kontroleri, generatori taktova, itd., nalaze se na matičnoj ploči i povezani su odgovarajućim sabirnicama

KRAJKRAJ

TEMATSKE CJELINE

3.3.3.