11/09/11 1

Logiki dizajn

(ETF RIO LD 2360)

Nastavnik: Van. prof. dr Novica Nosovinovica.nosovic@etf.unsa.ba

Asistenti: mr Duanka Bokovi iAlvin Huseinovi

11/09/11 2

Nastavni plan

Semestar: IIIOptereenje: P V ukupno 40 20

11/09/11 3

SADRAJ Osnovni principi rada digitalnih raunara. Von

Neumann-ov model. Funkcionalni dijelovi, odnos hardvera i softvera. Logiko projektovanje. Kombinacione strukture. Sloena sekvencijalna kola. sabirnice i sistemi prekida. Procesor i njegovo funkcionisanje. Upravljake funkcije procesora. Ogeledni procesor. Instrukcijski skup. Tipovi arhitekture procesora. Memorije i njihovo funkcionisanje. Periferne memorije. Funkcionisanje raunarskih sistema. Ulazno-izlazni sistemi i ureaji.

11/09/11 4

Cilj kursaSvrha ovog predmeta je uvoenje studenta u

principe logikog dizajna i projektovanja osnovnih komponenti digitalnog raunara tradicionalnim i savremenim metodama. U hijerarhiji apstrakcija poinje od logikih kola i zavrava sa jednostavnim ali funkcionalnim mikroprogramiranim procesorom (centralnom procesnom jedinicom) i njegovim mainskim jezikom.

11/09/11 5

Cilj kursa (2)Studenti treba da razumiju principe na kojima

rade jednostavni raunarski sistemi, kao i prednosti i nedostatke hardverskog i softverskog rjeavanja problema. Preduslovi za razumjevanje gradiva ovog kursa su poznavanje osnova digitalne (prekidake) elektronike kao i osnova raunarstva. Ovaj kurs predstavlja preduslov za razumjevanje raunarskih arhitektura.

11/09/11 6

Obavezna literatura

Novica Nosovi, Osnove digitalnih raunara, drigo dopunjeno izdanje, MAG Plus, Sarajevo, 2003. god.

11/09/11 7

Poglavlja knjige Uvod Osnovni pojmovi digitalne tehnike, istorijat digitalnih

raunara Brojni sistemi, operacije i kodovi Decimalni brojevi. binarni brojevi, konverzija Kompl. kodovi, brojevi sa predznakom, aritmetike

operacije sa njima Brojevi sa pokretnim zarezom Oktalni, heks, BCD, Grey, excess-3, alfanumeriki

ASCII..., paritet Primjeri zadataka za vjebu

11/09/11 8

Boole-ova algebra Operacije i iskazi, Pravila, DeMorganova teorema Standardne forma Boole-ovih (logikih) izkaza (izraza) Tabele istine, Karnaugh-ove mape (do 5 varijabli) Primjeri zadataka za vjebu Logika kola Ne. i. ili. ni, nili, xor, xnor Kombinacione strukture Projektovanje ks, Osobine univerzalnosti NI i NILI kola I u ILI, ILI u I, HA, FA, ripple carry i LA carry, Koderi,

dekoderi, konvertori,MUX/demux, party gen/check, barrell ifter, ALU

Primjeri zadataka za vjebu

11/09/11 9

Sekvancijalne strukture Tipovi automata, Memorijski elementi - Latch-

evi, ivicom okidani F/F, M/S Projektovanje, Asinhroni brojai,

sinhroni/paralelni, navie-nanie, Registri, shift ser/par, bidirekcionalni, Kruni

broja, Johnsonov broja Primjeri zadataka za vjebuSabirnice Sinhrone, asinhrone, serijske, paralelne,

protokoli, arbitriranje, prekidi Primjeri zadataka za vjebu

11/09/11 10

Memorijske strukture Bit-bajt-rije, adresiranje, Vrste memorijskih

komponenti, Pojektovanjememorijskih struktura, dekodiranje, Memorijski ciklusi, Ke memorija, Primjeri zadataka za vjebu

Ogledni procesor put podataka, uloge registara, skup instrukcija, cilkus

na putu podataka, mikroinstrukcija, mikroprogramiranje, mikroprogram, Primjeri zadataka za vjebu

Blok-struktura personalnog raunara Procesori, sabirnice, memorije, U/I, Podsistem

masovne memorije (FD, CD, DVD,HD, trake), Primjeri zadataka za vjebu

11/09/11 11

Preporuena literatura

Andrew S. Tanenbaum, "Structured Computer Organization", Prentice Hall, New Jersy, 1976/84/90/99

Thomas L. Floyd, Digital Fundamentals, Prentice-Hall, 1997

Vincent P. Heuring, Harry F. Jordan, Computer Systems Design and Archtecture, Pearson Education, Inc., 2004, 1997

11/09/11 12

Pravilno studiranje

itati knjigu od prvog dana, nevezano za predavanja do kraja semestra najmanje 3 puta!!!

Na nastavi aktivno uestvovati - pitati ODMAH sve to nije jasno!!!

11/09/11 13

OCJENJIVANJE

Prema pravilima Bolonjskog studiranja

11/09/11 14

Nagrada za uspjene

Onima koji budu redovno radili, nee trebati popravni!

11/09/11 15

RAUNARI

analogni, digitalni (od lat. digitus, -i, m. - prst) i

hibridni

11/09/11 16

Istorija

Tri vrste raunaljki abakusa (svi prikazuju vrijednost 2074)

11/09/11 17

ABACUS

The word abacus comes to us by way of Latin as a mutation of the Greek word abax. In turn, the Greeks may have adopted the Phoenician word abak, meaning "sand", although some authorities lean toward the Hebrew word abhaq, meaning "dust."

11/09/11 18

Blaise Pascal (1623-1662) mehanizacija prenosa kod sabiranja

11/09/11 19

Gottfried Wilhelm von Leibnitz (1646-1716)

Dodao zupanike za direktno mnoenje, 1671. g.

11/09/11 20

Charles Babbage (1791-1871)buene ploice za unos instrukcija i

podataka 1823. godine -"Difference Engine" 1833.g. - Analytic Engine-raunar

opte namjene

11/09/11 21

Difference Engine

f(n)=n2+n+41d1(n)=f(n)-f(n-1)=2n

d2(n)=d1(n)-d1(n-1)=2

pa je:

f(n)=f(n-1)+d1(n)=f(n-1)+(d1(n-1)+2)

11/09/11 22

Tabelarno raunanje

n 0 1 2 3 4...d2(n) 2 2 2...d1(n) 2 4 6 8...f(n) 41 43 47 53 61...

11/09/11 23

Automatska obrada podatakaHerman Hollerith (1860-1929), 1937. g., Howard Aiken Harward Mark I Konrad Zuse (1910-1995), Alana Turinga (1912-1954), John Vincent Atanasoff (1903-1995) dr John Mauchly, Presper Eckert, ENIAC

1946.

11/09/11 24

ENIAC (1943-1946) Electronic Numerical Integrator And Computer 18000 elektronskih cijevi + 1500 releja 70000 otpornika + 10000 kondenzatora zauzimao oko 130m2 teak oko 30 tona troio 150KW 5000 decimalnih sabiranja u sekundi 6000 viepozicionih prekidaa za programiranje Tokom 1952 e, 19000 cijevi otkazalo (50 zamjena

dnevno!)

11/09/11 25

EDVAC 1944 (Mauchly i Eckert)Electronic Discrete Variable Automatic

Computer raunar sa programom smjetenim u memoriji

(na bazi mercury delay lines)Memorija mu se sastojala od 4096 40-bitnih

rijei dvije 20-bitne instrukcije ili 40-bitnu cjelobrojnu

vrijednost sa predznakom Instrukcije - 8-bitni kod operacije i 12-bitna

adrese rijei u memoriji Dizajn zavren tek 1952, sa 4000 cijevi i

100000 dioda (1956-e MTBF 8 sati!)

11/09/11 26

John von Neumann (1903-1957)

11/09/11 27

EDVAC -> IASThe Institute for Advanced Studies (nastavak

projekta)ALU sa 40-bitnim registrom zvanim akumulator von Neumann je uveo i paralelnu binarnu

aritmetiku ali ne i FP!!!? tokom 1950-tih, otro protivio uvoenju

asemblerskih jezika ...!? 10K rijei jer je takve smatrao i vie nego

dovoljnim za tadanji i sve budue aplikacije ??!!

11/09/11 28

Whirlwind I (MIT)

16-bitni raunarnamijenjen procesnom upravljanju u

realnom vremenu memorija na bazi magnetnih jezgri smatra se prvim komercijalnim

miniraunarom

11/09/11 29

EDSAC Electronic Delay Storage Automatic Calculator Maurice Wilkes, univerzitet u Manchesteru

(Engleska) 3000 cijevi i mercury delay line memorijaakomulatorska maina sa tipom skupa instrukcija

koji je ostao popularan do poetka 1970-tihU/I papirne trake / teleprinter1951. pretstavio koncept mikroprogramiranja

11/09/11 30

UNIVAC-I UNIVersal Automatic Computer , 1951. god.prvi komercijalni elektronski digitalni raunar cijena 1.000.000 $radio 12 godina!!!prvi kupci??? (zna se!)prva privatna firma koja je kupila - General

Electric

11/09/11 31

IBM 1948 model IBM 604 1953. model IBM-701 1956 IBM-704 (4K 36-bitnih rijei u memoriji

od magnetnih jezgri i operacije sa pokretnom takom realizovane u hardveru )

1958 IBM-709 zadnji model baziran na elektronskim cijevima

paralelno 1954 manji i jeftiniji model IBM-650 (planirano 200 a prodato 1800 sistema)

11/09/11 32

DEC

Digital Equipment Corporation, 1957pravili manje i (mnogo) jeftinije sistemeuveli terminale 512x512 taakaprvi primjerci poklonjeni MIT-uprve raunarske igre

11/09/11 33

PDP-11

11/09/11 34

Seymour Cray 1925-1996 uveni projektant

superraunara 1964. CDC6600 (10x

bri od savremenika)prva paralelna

maina

11/09/11 35

Intel Robert Noyce, Endy Grove i Gordon Moore 1968 japanska firma Busicom traila 12 integrisanih

kola na jednoj tampanoj ploi (za kalkulator)nastao Intel 4004 prvi mikroprocesorski ip, sa

2300 tranzistora i procesorskom snagom od oko 60.000 operacija u sekundi (kao ENIAC!)

1972 Intel 8008 1974 Intel 8080 (1MIPS za 360$)

11/09/11 36

Personalni raunari

veliki (IBM, DEC) ignorisali trite raunara baziranih na 8-bitnim mikroprocesorima

nepoznati Apple, Microsoft i Lotus postali giganti (!!??)

Apple IIc, MacintoshAtari, Amiga, BBC, Sinclair, Commodore

11/09/11 37

IBM-PC

12. avgusta 1981, na velika vrataod 2495$ (priblino kao i Apple II)kompletna podrka dva operativna sistema

(CP/M-86 ili IBM PC-DOS)u prvoj godini prodato 65000 komada !!!otvoreni dizajn !!!mali proizvoai veinom bankrotirali

Slide 1Slide 2Slide 3Slide 4Slide 5Slide 6Slide 7Slide 8Slide 9Slide 10Slide 11Slide 12Slide 13Slide 14Slide 15Slide 16Slide 17Slide 18Slide 19Slide 20Slide 21Slide 22Slide 23Slide 24Slide 25Slide 26Slide 27Slide 28Slide 29Slide 30Slide 31Slide 32Slide 33Slide 34Slide 35Slide 36Slide 37