računalniška strojna oprema leon kos, lecad
DESCRIPTION
Računalniška strojna oprema Leon KOS, LECAD. Dve predavanji Arhitektura računalnika Splošno CPU, vodilo, RAM, zunanji pomnilniki,… Računalniška grafika, Vhodno-izhodne naprave, mikrokrmilniki Računalniške komunikacije in omrežja Standardi Topologija, arhitektura Internetni protokoli. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Računalniška strojna opremaRačunalniška strojna opremaLeon KOS, LECADLeon KOS, LECAD
Dve predavanji Dve predavanji Arhitektura računalnikaArhitektura računalnika
SplošnoSplošnoCPU, vodilo, RAM, zunanji pomnilniki,…CPU, vodilo, RAM, zunanji pomnilniki,…Računalniška grafika,Računalniška grafika,Vhodno-izhodne naprave,Vhodno-izhodne naprave,mikrokrmilnikimikrokrmilniki
Računalniške komunikacije in omrežjaRačunalniške komunikacije in omrežjaStandardiStandardiTopologija, arhitekturaTopologija, arhitekturaInternetni protokoliInternetni protokoli
Arhitektura računalnikaArhitektura računalnikaArhitektura - Kako je sistem zgrajen?Arhitektura - Kako je sistem zgrajen?
Obsega naprave, ki so nanj priklopljene Obsega naprave, ki so nanj priklopljene Podaja:Podaja: Arhitektura nabora: Arhitektura nabora: CPU, tip, širina vodila, CPU, tip, širina vodila,
večopravilnostvečopravilnost Mikroarhitektura: Mikroarhitektura: RISC, CISC CPURISC, CISC CPU Konstukcija sistema: Konstukcija sistema: RAMRAM , ,
DMA, SMP, DMA, SMP, IO napraveIO naprave, …, …
Razvoj računalnikovRazvoj računalnikov
ZgodovinaZgodovina prehod od velikih na mikro prehod od velikih na mikro
računalnike računalnike manjšanje velikosti (delovne manjšanje velikosti (delovne
postaje -> PC)postaje -> PC) večanje hitrostivečanje hitrosti, paralelizacija, paralelizacija večanje zahtevnosti opravilvečanje zahtevnosti opravil
Moore’ov zakonMoore’ov zakon
Eksponentna rastEksponentna rast2,25
0
Število transistorjev v CPE se bo podvojilo vsakihŠtevilo transistorjev v CPE se bo podvojilo vsakih 18 18 mesecevmesecev
Gordon Moore, Intel co-founder
42millions
1.7 billionsMontecito
10 μm13.5mm2
Gostota transistorjevGostota transistorjev
NaNačrt procesorja črt procesorja Itanium 2Itanium 2
Trend gostote moTrend gostote močiči
Strojna oprema računalnikaStrojna oprema računalnika
Osnovne potrebe:Osnovne potrebe: Vhod-IzhodVhod-Izhod Shranjevanje in posredovanje podatkovShranjevanje in posredovanje podatkov ProcesiranjeProcesiranje
SplošenSplošen Intel PC Intel PC SistemSistem
CPU – Central Processing UnitCPU – Central Processing Unit
CPU – Osnovni del v enem kosuCPU – Osnovni del v enem kosu
Podporna vezja (mostovi)Podporna vezja (mostovi)
Sestava:Sestava: ALU, FPUALU, FPU Pipeline (sočasno izvajanje)Pipeline (sočasno izvajanje) Cache (vmesni pomnilnik) L1, L2Cache (vmesni pomnilnik) L1, L2
Intel Core Intel Core i7 procesori7 procesor
Integrirana porazdelitev toplote (IHS) prenaša toploto na hladilnik
Silicijeva rezinav enem kosu vsebuje več jeder(procesorjev)
SubstratNosi in skrbi za povezavo (kontate) z matično ploščo
Core 2 Duo Core 2 Duo MikroarhitekturaMikroarhitektura
Karakteristike CPUKarakteristike CPU
Število bitov (8, 16, 32, 64, 128)Število bitov (8, 16, 32, 64, 128)
Naslovno vodiloNaslovno vodilo
Podatkovno vodiloPodatkovno vodilo
FrekvencaFrekvenca
Blok diagram enostavnega CPUBlok diagram enostavnega CPU
branje ukazovbranje ukazov
dekodiranje (nabor)dekodiranje (nabor)
registri (operandi)registri (operandi)
ALUALU
NABORNABORCISC in RISCCISC in RISC
ComplexComplex
ReducedReduced
Vzporedna obdelava na veVzporedna obdelava na večč procesorjih (CPU, GPU)procesorjih (CPU, GPU)
OpenMP – nitkanje na veOpenMP – nitkanje na veččih jedrihih jedrih
MPI – Povezovanje MPI – Povezovanje procesov (lahko na procesov (lahko na različnih računalnikih)različnih računalnikih)
OpenCL, OpenACCOpenCL, OpenACC (CUDA)– Povezava GPU (CUDA)– Povezava GPU in CPU s skupnim jezikom in CPU s skupnim jezikom Ozko grlo (bottleneck)Ozko grlo (bottleneck) Analiza problemov glede naAnaliza problemov glede na
zahtevano opravilo. Pohitritevzahtevano opravilo. Pohitritev
P=stopnja vzporednostiP=stopnja vzporednosti
N=N= število procesorjev število procesorjev
RAM - RAM - Random access Random access MemoryMemory
StatičniStatični
DinamičniDinamični
Ostali: FLASH, CMOS, ROM, EEPROM,...Ostali: FLASH, CMOS, ROM, EEPROM,...
Osnovna lastnost:Osnovna lastnost:
KapacitetaKapaciteta
HitrostHitrost
Dinamični pomnilnikDinamični pomnilnik
RASRAS
CASCAS
WEWE
Zakasnitve v dostopuZakasnitve v dostopu SDRAMSDRAM DDRDDR RDRAMRDRAM
Sočasnen dostop do Sočasnen dostop do dinamičnega pomnilnikadinamičnega pomnilnika
Double Data Double Data Rate (DDR) Rate (DDR) omogoča omogoča podvojitev podvojitev hitrostihitrosti
RDRAM RDRAM načeloma še načeloma še več več
BUS – Podatkovno vodiloBUS – Podatkovno vodilo
Vodilo CPU (address/data BUS)Vodilo CPU (address/data BUS)
Vodilo I/O napravVodilo I/O naprav
Vodilo med napravamiVodilo med napravami
SpecifikacijaSpecifikacija električnaelektrična hitrostnahitrostna
Blokovna shema vodilBlokovna shema vodil
Procesorsko vodiloProcesorsko vodilo
DataData
AddresAddresss
ControlControl
Interna vodila (v rač.) Interna vodila (v rač.)
ParalelnaParalelna ISA, EISA, VME, ...ISA, EISA, VME, ... VESAVESA, SCSI, SCSI AGPAGP, PCI, PCI-x, PCI, PCI-x
SerijskaSerijska PCIe, PCIe, I²C I²C SSASAS, SATA, SATA FireWireFireWire
Zunanja vodilaZunanja vodila
ParalelnaParalelna SCSI, PATASCSI, PATA GPIB, PCMCIAGPIB, PCMCIA CentronicsCentronics
SerijskaSerijska USBUSB FirewireFirewire omrežja (LAN)omrežja (LAN)
Operacije na vodiluOperacije na vodilu
PrekinitvePrekinitve / Interrupt / Interrupt
DMADMA Direct Memory Access Direct Memory Access
prenos brez posredovanja CPUprenos brez posredovanja CPU
Zunanji pomnilnikiZunanji pomnilniki
Trdi diskiTrdi diski kapacitetakapaciteta HitrostHitrost
Solid State DiskiSolid State Diski
DelovanjeDelovanje
SATA in SASSATA in SAS
RAID = Redundant Array of RAID = Redundant Array of Inexpensive DisksInexpensive Disks
Nivo (Level 0) – stripping Nivo (Level 0) – stripping
razporeditevrazporeditev
Nivo 1 – ZrcaljenjeNivo 1 – Zrcaljenje
Nivo 2, CRCNivo 2, CRC
Nivo 3, Višja stopnja CRCNivo 3, Višja stopnja CRC
Nivo 4, Ločen disk za CRCNivo 4, Ločen disk za CRC
RAID5, RAID6, ZRAID RAID5, RAID6, ZRAID
Nivo 5 , priljubljenNivo 5 , priljubljen
odpravljanje in rekonstrukcijaodpravljanje in rekonstrukcija
podatkovpodatkov
Nivo 6 Dvojni CRC level 5Nivo 6 Dvojni CRC level 5
Kombinacije RAID10, Kombinacije RAID10, RAID50RAID50
ZRAID in ZFS za velike ZRAID in ZFS za velike sisteme diskovsisteme diskov
Prenosni pomnilniki Prenosni pomnilniki
DVDDVD n*4,7GB n*4,7GB
BBluelueRRayay 25, 50, 25, 50, 200GB200GB
USBUSB flash 64GB flash 64GB
tračne enotetračne enote
Računalniška grafikaRačunalniška grafika
GPU pospeševalnikiGPU pospeševalniki(Tesla, Fermi)(Tesla, Fermi)
2D – bitblt2D – bitblt
3D3D OpenGLOpenGL DirectXDirectX