Поглед одозго на функције и везе рачунара

Поглед одозго на функције и везе рачунара

Компоненте рачунараФункција рачунараПовезивање компонената

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.

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.

Компоненте рачунара

Можемо да тај процес повезивања различитих компонената у жељену конфигурацију сматрамо некаквом врстом програмирања.

Резултујући програм у облику хардвера назива се hardwired.

Компоненте рачунара

У овом случају систем прихвата податке и производи резултате.

Секвенца аритметичких

и логичкихинструкција

Подаци Резултати

Сл. 1. Програмирање у хардверу.

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.

Компоненте рачунара

Уместо поновног повезивања жица, програмер треба само да обезбеди нови скуп управљачких сигнала.

Како се обезбеђују управљачки сигнали?

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.

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 ...

Компоненте рачунара

Аритметичке и логичкефункције

опште намене

Сл. 2. Програмирање у софтверу.

Подаци Резултати

Интерпретаторинструкција

Управљачки сигнали

Кодови инструкција

Компоненте рачунара

... тада смо знатно олакшали програмирање.

Уместо да поновно повезујемо хардверске компоненте потребно је да обезбедимо нову секвенцу кодова.

Компоненте рачунара

Сваки код је у ствари инструкција на основу које се генеришу управљачки сигнали.

Ова секвенца кодова, тј. инструкција назив се софтвер.

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.

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.

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).

Компоненте рачунара

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).

Функција рачунара

Обрада потребна за извршење једне инструкције назива се циклус инструкције.

Прибавинаредну

инструкцију

Прибавинаредну

инструкцију

Извршиинструкцију

ИзвршиинструкцијуПочетакПочетак КрајКрај

циклус припреме

циклус извршења

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.

Повезивање компонената

Различити модули захтевају различите врсте података и сигнала које размењују са другим модулима.

Повезивање компонената

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 сигнали read и write, док се локација којој се приступа специфицира адресом.

Повезивање компонената

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).

Повезивање компонената

Постоје спољашњи путеви података за улаз и излаз.

У/И модул је у стању да процесору пошаље сигнал захтева за прекидом.

Повезивање компонената

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.

Повезивање компонената

Структура за повезивање мора да подржи следеће типове преноса: Меморија процесор. Процесор процесор. У/И процесор. Процесор У/И. У/И меморија.