Procesor (CPU) to układ scalony, którego działanie polega na wykonywaniu instrukcji programów. Nadzoruje on i synchronizuje prace wszystkich urządzen w komputerze.
Płyta główna, karta komputerowa, na której zamontowany jest ® procesor, układy obsługujące ® pamięć operacyjną, ® interfejsy do innych kart ® komputera oraz inne elementy (np. wbudowana ® karta muzyczna i ® karta graficzna).
Chipsety są układami scalonymi stanowiącymi integralną część płyty głównej. Chipset składa się z wielu modułów, których zadaniem jest integracja oraz zapewnienie współpracy poszczególnych komponentów komputera (procesora, dysków twardych, monitora, klawiatury, magistrali ISA, PCI, pamięci DRAM, SRAM i innych).
CD-ROM, Dysk CD-ROM zawiera dane komputerowe. Umożliwia on odczytywanie informacji zawartych na płytach CD-ROM i DVD.
Stacja dyskietek - komputerowe urządzenie elektromechaniczne, które może odczytywać i zapisywać dane na dyskietkach magnetycznych i dyskietkach magnetooptycznych.
Pamięć RAM - pamięć operacyjna, pamięć komputera, w której zapisany jest wykonywany program oraz jego dane.
Pamięć przechowuje program, dane, wyniki końcowe i cząstkowe. Wydzielono w niej dwa elementy: pamięć stałą (ROM) i pamięć operacyjną (RAM).Z pamięci ROM procesor może wyłącznie czytać, nie może jednak wprowadzać do niej żadnych danych. Przechowuje się w niej, między innymi, wszystkie niezbędne dla procesora informacje.Pamięć RAM przeznaczona jest do odczytu i zapisu.
Dysk twardy, dysk magnetyczny o dużej pojemności, w hermetycznej obudowie, najczęściej niewymienny, złożony najczęściej z wielu talerzy dyskowych, wirujących na 1 osi. Służy do przechowywania programów i danych.
Karta sieciowa to urządzenie odpowiedzialne za wysyłanie i odbieranie danych w sieciach LAN.
Modem, urządzenie służące do przetwarzania danych cyfrowych (zerojedynkowych) na analogowe (i odwrotnie), w celu przesyłania ich tradycyjną linią telefoniczną lub łączami telewizji kablowej.
Układy Monitor służy do wyświetlania danych przetworzonych przez kartę graficzną.
wejścia/wyjścia (I/O – input - output) które służą komunikacji komputera z otoczeniem.
Podstawowe elementy komputera
• Procesor • Pamięć • Magistrala
Płyta główna
(ang. mainboard,
motherboard) –płyta drukowana komputera, zawierająca najważniejsze układy elektroniczne, tj. procesor, pamięć operacyjna,
gniazda rozszerzeń
Central Procesor Unit (CPU) - procesor
• Procesor (ang. processor), elektroniczne urządzenie
cyfrowe, którego zadaniem jest wykonywanie rozkazów i
sterowanie pracą wszystkich pozostałych składników
systemu komputerowego. Procesor pobiera dane z pamięci,
interpretuje je i wykonuje rozkazy.
• Procesory (zwane mikroprocesorami) wykonywane są
ver. 1.0
zwykle jako układy scalone zamknięte w hermetycznej
obudowie.
• Czasami CPU utożsamiane jest handlowym terminem
określającym jednostką komputera złożoną z procesora,
płyty głównej, kart rozszerzeń, pamięci operacyjnej,
dysków twardych zamkniętych we wspólnej obudowie
(oprócz urządzeń peryferyjnych)
Budowa mikrokomputera (4/16)
• Mikroprocesor składa się z:
– Arytmometru (wykonuje operacje
arytmetyczne, logiczne, przetwarzania danych –
tekstów i sygnałów)
– Układu sterującego (odpowiada za
wykonywanie rozkazów składających się na
program i sterowanie pracą pozostałych
urządzeń peryferyjnych oraz kontrolowanie
operacji przetwarzania danych)
• Arytmometr
– Rejestry (przechowywanie argumentów i
wyników wykonywanych operacji -
akumulator)
– Licznik rozkazów – adres kolejnego rozkazu do
wykonania
– Rejestr rozkazów – kod aktualnie
wykonywanego programu
– Rejestry pomocnicze
• Układ sterujący (sterowania)
– Zasada sterowania w pętli zamkniętej (po
wysłaniu polecenia oczekiwanie na zwrotne
potwierdzenie jego wykonania – kontrola
wykonania poleceń, możliwość wykrycia
błędów w programie lub sprzętowych)
– Działanie w ramach cyklu rozkazowego,
którego kolejny krok wywoływany jest
impulsem zegara
• Miernikiem wydajności jest częstotliwość zegara,
wyrażana w Hz, MHz, GHz,
Budowa mikrokomputera (7/16)
Cykl rozkazowy
• Pobierz rozkaz
• Pobierz dane z pamięci
• Wykonaj rozkaz
• Zapisz wynik w pamięci
• Rozpoczęcie pracy
– Podanie adresu 1 rozkazu do licznika rozkazów i
zainicjowania w ten sposób całego cyklu (START)
• Zatrzymanie programu
– Zwykłe zakończenie programu – rozkaz
przerwania (STOP)
– Wystąpienie błędu (syntax error – np.
nieprawidłowe użycie rozkazu lub nieprawidłowe
dane, execution error – np. dzielenie przez zero)
• Układ wykonany w odpowiedniej technologii (VLSI i
CMOS)
• Rozmiary kilku centymetrów
• Architektura
– RICS (reduced instruction set computer), 1-5 instrukcji /cykl
– CISC (complex instruction set computer) – np. INTEL, 1
instrukcja/2-10 cykli
•FPU – floating point unit –
jednostka zmiennoprzecinkowa,
koprocesor, od 1989 r w każdym
procesorze typu INTEL
Budowa mikrokomputera
• Przestrzeń adresowa – maksymalna ilość
pamięci, jaką można „przyłączyć” do
procesora 2L, gdzie L szerokość magistrali
adresowej
• Procesory wielordzeniowe
– Rdzeń – jądro procesora
– Możliwość jednoczesnego
przeprowadzenia wielu obliczeń
i zwiększenia wydajności
Procesory wielordzeniowe
• Początkowo – zestaw komputerów z 1
rdzeniem połączone w sposób
umożliwiający szybką wymianę danych –
serwery w centrach naukowych
• Hiperwątkowość HT (hyper-threading) (np..
Pentium 4) – dwa niezależne wątki
instrukcji korzystają z procesora w tym
samym czasie – 2 procesory logiczne
– wzrost wydajności ok. 20%, ale droga i
skomplikowana technologia
Budowa mikrokomputera (12/16)
• Wydajność procesora
– Częstotliwość taktowania – zwiększa się pobór
energii i wydzielanego ciepła – rozbudowane
systemy chłodzące
– Architektura Intel Core/AMD ATHLON X2 –
zwiększono ilość pamięci podręcznej (cache)
oraz liczby rdzeni, zamiast częstotliwości
Wydajność procesora
• Wydajność procesora zależy od
– Architektury
– Częstotliwości taktowania (im wyższa, tym
wydajność większa)
– Ilości pamięci podręcznej (im więcej, tym
– Liczby rdzeni (im więcej, tym wydajność
większa)
• Możliwości wykorzystania
– Najnowsze programy potrafią wykorzystać architekturę
wielordzeniową
– W przypadku prostych zastosowań biurowych,
serfowania po sieci, nie ma odczuwalnej różnicy
ver. 1.
pomiędzy wielo– a jednordzeniowym procesorem
– Obliczenia, obróbka grafiki – odczujemy wzrost
wydajności procesora wielordzeniowego
– W przypadku gier – większe znaczenie ma szybka karta
graficzna
Zapis zmiennoprzecinkowy
• Słu_y do zapisu liczb rzeczywistych z ustalonym błedem:
L=M*NE
– M – mantysa, [0.1, 1)
– N – podstawa systemu zgodnie z zapisem pozycyjnym
– E – cecha czyli wykładnik potegi – tak przesuwa przecinek, aby
utworzyc mantyse zgodnie z definicja, np..
0,000243 = 0,243*10-3 Cecha = -3
0,15934 = 0,15934*100 Cecha = 0
2,7363 = 0,27363*101 Cecha = 1
2340,23 = 0,234023*104 Cecha = 4
• Zwiekszenie liczby bajtów przeznaczonych na ceche do dwóch zwieksza
zakres cyfr do ogromnych wartosci i zwykle wystarcza do najbardziej
skomplikowanych obliczen
ver. 2.2 Wielkosci liczbowe (11/11)
Standard zapisu liczb zmienno przecinkowych
• Norma IEEE (standard 754), wprowadzona przez amerykanskie
stowarzyszenie in_ynierów elektryków definiujaca kodowanie liczb
zmienno przecinkowych
– Liczba rzeczywista – 4 bajty, liczba podwójnej precyzji 8 bajtów
Dla mantysy 23 bitowej dokładnosc liczby
wynosi 7 pozycji dziesietnych
Liczba rzeczywista
10-32 (dwadziescia Mantysa
trzy)
2-9 (osiem) Cecha
1 Znak mantysy
Kolejne bity (od Znaczenie
lewej)
Dla mantysy 52 bitowej dokładnosc liczby
wynosi 15 pozycji dziesietnych
Liczba podwójnej precyzji
13-64 (piecdziesiat Mantysa
dwa)
2-12 (jedenascie) Cecha
• W mantysie l. ujemne kodowane sa w systemie znak-moduł, w cesze w
systemie uzupełnieniowym.
• W standardzie nie koduje sie cechy i mantysy na pełnych bajtach, a jedynie
na poszczególnych bitach
Definicja sieci
• Siec - stałe połaczenie miedzy 2 lub wiecej komputerami w
celu wymiany danych lub współdzielenia zasobów
– Serwer plików – specjalnie wydzielony komputer, słu_acy do
udostepniania wspólnie u_ywanych programów i danych
Sieci Komputerowe, wer. 2.1 3/32
Mo_liwosci komunikacyjne
• Wbudowane mo_liwosci komunikacyjne PC
– Złacza równoległe i szeregowe (mała predkosc
transmisji)
• Karta sieciowa – predkosc transmisji rzedu
10-100 Mb/s
– Przewody sieciowe łaczace komputery
• Kable koncentryczne
• Skretki
• swiatłowody - informacje sa przesyłane w postaci
impulsów swietlnych
Sieci Komputerowe, wer. 2.1 4/32
Media sieciowe
• Kabel koncentryczny:
– Łatwo ulega uszkodzeniu, wra_liwy na
zginanie
• Skretka
– 4 pary przewodów połaczone w wiazce,
ekranowane
• Swiatłowód
– Do łaczenia sieci komputerowych u_ywa sie
gietkich włókien szklanych, przez które
dane sa przesyłane z wykorzystaniem
swiatła. Cienkie włókna szklane zamykane
sa w plastykowe osłony, co umo_liwia ich
zginanie nie powodujac łamania. Nadajnik
na jednym koncu swiatłowodu jest
wyposa_ony w diode swiecaca lub laser,
które słu_a do generowania impulsów
swietlnych przesyłanych włóknem
szklanym. Odbiornik na drugim koncu
u_ywa swiatłoczułego tranzystora do
wykrywania tych impulsów
Sieci Komputerowe, wer. 2.1 5/32
Maksymalne odległosci
• Maksymalne odległosci dla poszczególnych mediów
Jednomodowy kabel
swiatłowodowy
3000
Wielomodowy kabel
2000
Kabel koncentryczny 180/1000 (cienki/gruby)
Czteroparowa skretka
telefoniczna
100
ODLEGŁOSC, [m] RODZAJ MEDIUM
Sieci Komputerowe, wer. 2.1 6/32
Pozostałe media sieciowe- łacznosc
bezprzewodowa
• Fale radiowe
...
m_i_c_h_a_l