teoria.pdf

ALU -Jednostka arytmetyczno-logiczna ,to jedna z głównych czħĻci procesora, prowadzĢca

proste operacje na liczbach całkowitych.

ALU jest układem cyfrowym, słuŇĢcym do wykonywania operacji arytmetycznych (takich jak

dodawanie, odejmowanie itp.) oraz operacji logicznych (np. Ex-Or) pomiħdzy dwiema liczbami.

ALU jest podstawowym blokiem centralnej jednostki obliczeniowej komputera.

Typowe ALU ma dwa wejĻcia odpowiadajĢce parze argumentów i jedno wyjĻcie na wynik.

Operacje jakie prowadzi to:

* operacje logiczne AND, OR, NOT, XOR

* dodawanie

* czħsto teŇ, odejmowanie, negacja liczby, dodawanie z przeniesieniem,

zwiħkszanie/zmniejszanie o 1

* przesuniħcia bitowe o stałĢ liczbħ bitów, czasem teŇ o zmiennĢ liczbħ

* doĻę czħsto mnoŇenie i czasem dzielenie/modulo

CISC - CISC (Complex Instruction Set Computers) - nazwa architektury mikroprocesorów o

nastħpujĢcych cechach:

* duŇa liczba rozkazów (instrukcji)

* mała optymalizacja - niektóre rozkazy potrzebujĢ duŇej liczby cykli procesora do wykonania

* wystħpowanie złoŇonych, specjalistycznych rozkazów

* duŇa liczba trybów adresowania

* do pamiħci moŇe siħ odwoływaę bezpoĻrednio duŇa liczba rozkazów

* mniejsza od RISC-ów czħstotliwoĻę taktowania procesora

* powolne działanie dekodera rozkazów

Jest architektura zestawu instrukcji dla mikroprocesora, w którym kaŇda instrukcja moŇe wykonaę

kilka operacji niskiego poziomu, jak na przykład pobranie z pamiħci, operacjħ arytmetycznĢ, albo

zapisanie do pamiħci a to wszystko w jednej instrukcji. Przed powstaniem procesorów RISC, wielu

komputerowych architektów próbowało zmostkowaę lukħ semantycznĢ - aby zaprojektowaę

zestawy instrukcji, które wspierałyby jħzyki programowania wysokiego poziomu przez

dostarczenie instrukcji wysokiego poziomu np. call i return, instrukcje pħtli i kompleksowe tryby

adresowania aby pozwolię strukturom danych i szeregom dostħpu byę połĢczonym w jednĢ

instrukcjħ. Rezultatem tego były programy o mniejszym rozmiarze i z mniejszĢ iloĻciĢ odwołaı do

pamiħci, co w tamtym czasie bardzo ograniczyło koszty pojedynczego komputera.

Z reguły procesory wykonane w architekturze CISC działajĢ wolniej niŇ procesory, o

przeciwstawnych załoŇeniach RISC, działajĢce z tĢ samĢ czħstotliwoĻciĢ.

Przykłady rodzin procesorów o architekturze CISC to:

* System/360

* VAX

* PDP-11

* AMDhttp://www.software995.com/

* x86

* M68000

Współczesne procesory zgodne z x86 produkowane przez firmy Intel i AMD przetwarzajĢ rozkazy

procesora x86 na proste mikropolecenia pracujĢce wg idei RISC wykonujĢce siħ znacznie

szybciej i po kilka jednoczeĻnie.

RISC - RISC (Reduced Instruction Set Computers) - nazwa architektury mikroprocesorów która

została przedstawiona pod koniec lat 70. w teoretycznych pracach na uniwersytecie Berkeley oraz

w wynikach badaı Johna Cocke z Thomas J. Watson Research Center.

Ówczesne procesory (budowane w architekturze CISC) charakteryzowały siħ bardzo

rozbudowanĢ listĢ rozkazów, ale jak wykazały badania tylko nieliczna ich czħĻę była

wykorzystywane w statystycznym programie. Okazało siħ np. Ňe ponad 50% rozkazów w kodzie to

zwykłe przypisania (zapis zawartoĻci rejestru do pamiħci i odwrotnie).

Ponadto badania wykazały, Ňe podczas działania programu ok. 26-45% wykonywanych instrukcji

to instrukcje wywołania podprocedur lub instrukcje obsługujĢce pħtle, ok. 13-15% to wspomniane

przypisania, 7-21% to instrukcje warunkowe (jeĻli warunek to …), natomiast reszta to tylko 1-3%

[1].

W zwiĢzku z powyŇszym zaprezentowano architekturħ mikroprocesorów, w której uwzglħdniono

wyniki badaı. Jej podstawowe cechy to:

1. Zredukowana liczba rozkazów do niezbħdnego minimum. Ich liczba wynosi kilkadziesiĢt,

podczas gdy w procesorach CISC siħga setek. Upraszcza to znacznie dekoder rozkazów.

2. Redukcja trybów adresowania, dziħki czemu kody rozkazów sĢ prostsze, bardziej

zunifikowane, co dodatkowo upraszcza wspomniany wczeĻniej dekoder rozkazów. Ponadto

wprowadzono tryb adresowania, który ogranicza iloĻę przesłaı - wiħkszoĻę operacji wykonuje siħ

wg schematu: rejestr_C = rejestr_A \quad operacja \quad rejestr_B[2].

3. Ograniczenie komunikacji pomiħdzy pamiħciĢ, a procesorem. Przede wszystkim do

przesyłania danych pomiħdzy pamiħciĢ, a rejestrami słuŇĢ dedykowane instrukcje, które zwykle

nazywajĢ siħ load (załaduj z pamiħci), oraz store (zapisz do pamiħci); pozostałe instrukcje mogĢ

operowaę wyłĢcznie na rejestrach. Schemat działania na liczbach znajdujĢcych siħ w pamiħci jest

nastħpujĢcy: załaduj danĢ z pamiħci do rejestru, na zawartoĻci rejestru wykonaj działanie,

przepisz wynik z rejestru do pamiħci.

4. Zwiħkszenie liczby rejestrów (np. 32, 192, 256, podczas gdy np. w architekturze x86 jest

zaledwie 8 rejestrów), co równieŇ ma wpływ na zmniejszenie liczby odwołaı do pamiħci.

5. Dziħki przetwarzaniu potokowemu (ang. pipelining) wszystkie rozkazy wykonujĢ siħ w jednym

cyklu maszynowym, co pozwala na znaczne uproszczenie bloku wykonawczego, a zastosowanie

superskalarnoĻci takŇe na umoŇliwienie równoległego wykonywania rozkazów. Dodatkowo czas

reakcji na przerwania jest krótszy.

Pierwszym procesorem zaprojektowanym w oparciu o architekturħ RISC był RCA1802

wyprodukowany przez firmħ RCA.

Obecnie popularne procesory Intela z punktu widzenia programisty sĢ widziane jako CISC, ale ich

rdzeı jest RISC-owy. Rozkazy CISC sĢ rozbijane na mikrorozkazy (ang. microops), które sĢ

nastħpnie wykonywane przez RISC-owy blok wykonawczy. W praktyce okazuje siħ Ňe rozwiĢzanie

takie (pomimo wielu znaczĢcych wad) jest podejĻciem znacznie bardziej wydajnym (szczególnie

Ňe RISC-owy blok wykonawczy jest znacznie bardziej nowoczesny od architektury CISC widocznej

dla programisty).

Przedstawiciele :

* Intel 80860

* Intel 80960

* IBM 801

* PowerPC

* MIPS

* Alpha

* ARM

* Motorola 88000

* AMD 29000

* SPARC

* PA-RISC

* Atmel_AVR

SISD - jest to architektura klasycznego komputera sekwencyjnego, zawierajĢcego jeden

procesor i jeden blok pamiħci operacyjnej. CiĢg instrukcji wykonywany jest sekwencyjnie.

Architektura taka moŇe zawieraę równieŇ pewne elementy równoległoĻci, jak np. przetwarzanie

potokowe (ang. pipelining). Procesor moŇe siħ składaę z kilku jednostek przetwarzajĢcych, jednak

wszystkie te jednostki podlegajĢ jednej jednostce sterujĢcej procesora. RównieŇ jeŇeli komputer

składa siħ z kilku procesorów, ale wykonujĢ one niezaleŇne od siebie programy, to moŇemy

traktowaę go jako zestaw maszyn SISD.

SIMD- SIMD (Single Instruction, Multiple Data) - jedna z rodzajów architektur komputera

według taksonomii Flynna, dotyczĢca systemów, w których przetwarzanych jest wiele strumieni

danych w oparciu o pojedynczy strumieı rozkazów - sĢ to tzw. komputery wektorowe.

Komputery SIMD stosowane sĢ głównie do obliczeı naukowo-technicznych, jednak jednostki

realizujĢce zadania zgodnie z metodologiĢ SIMD obecne sĢ takŇe w stosowanych w domowych

komputerach procesorach opartych o architekturħ x86. Procesory te oferujĢ listħ rozkazów

poszerzonĢ o zestawy instrukcji, takie jak: MMX, SSE, SSE2, SSE3, 3DNow!, AltiVec.

Architektura von Neumanna - rodzaj architektury komputera, przedstawionej po raz

pierwszy w 1945 roku przez von Neumanna stworzonej wspólnie z Johnem W. Mauchly'ym i

Johnem Presper Eckertem.

Polega na Ļcisłym podziale komputera na trzy podstawowe czħĻci:

* procesor (w ramach którego wydzielona bywa czħĻę sterujĢca oraz czħĻę arytmetyczno-

logiczna)

* pamiħę komputera (zawierajĢca dane i sam program)

* urzĢdzenia wejĻcia/wyjĻcia

System komputerowy zbudowany w oparciu o architekturħ von Neumanna powinien:

* mieę skoıczonĢ i funkcjonalnie pełnĢ listħ rozkazów

* mieę moŇliwoĻę wprowadzenia programu do systemu komputerowego poprzez urzĢdzenia

zewnħtrzne i jego przechowywanie w pamiħci w sposób identyczny jak danych

* dane i instrukcje w takim systemie powinny byę jednakowo dostħpne dla procesora

* informacja jest tam przetwarzana dziħki sekwencyjnemu odczytywaniu instrukcji z pamiħci

komputera i wykonywaniu tych instrukcji w procesorze.

Podane warunki pozwalajĢ przełĢczaę system komputerowy z wykonania jednego zadania

(programu) na inne bez fizycznej ingerencji w strukturħ systemu, a tym samym gwarantujĢ jego

uniwersalnoĻę.

System komputerowy von Neumanna nie posiada oddzielnych pamiħci do przechowywania

danych i instrukcji. Instrukcje jak i dane sĢ zakodowane w postaci liczb. Bez analizy programu

trudno jest okreĻlię czy dany obszar pamiħci zawiera dane czy instrukcje. Wykonywany program

moŇe siħ sam modyfikowaę traktujĢc obszar instrukcji jako dane, a po przetworzeniu tych

instrukcji - danych - zaczĢę je wykonywaę.

Model komputera wykorzystujĢcego architekturħ von Neumanna jest czħsto nazywany

przykładowĢ maszynĢ cyfrowĢ (PMC).

Archiwizacja (ang. backup) to proces wykonywania kopii danych w celu zabezpieczenia ich

przed utratĢ wskutek wystĢpienia takich zdarzeı losowych jak powódŅ, poŇar, włamanie, awaria

sprzħtu lub oprogramowania, czy skasowanie ich przez uŇytkownika. Pod pojħciem archiwizacji

rozumie siħ równieŇ proces przenoszenia danych z systemów komputerowych na inne noĻniki w

celu zredukowania iloĻci danych np. juŇ niepotrzebnych w głównym systemie komputerowym

(bazie danych).

Archiwizacja moŇe obejmowaę zarówno dane tworzone i przechowywane bezpoĻrednio przez

uŇytkownika (dokumenty tekstowe, obrazy, filmy, bazy danych itp.), a takŇe elementy systemu

(pliki konfiguracyjne, rejestry), czy nawet całe systemy operacyjne.

Archiwizacjħ moŇna przeprowadzaę w regularnych odstħpach czasu - tym czħĻciej im waŇniejsze

(dla uŇytkownika/uŇytkowników) sĢ dane. Aby zmniejszyę objħtoĻę takich danych poddawane sĢ

one najczħĻciej kompresji, a przy czħstych archiwizacjach zapisywane sĢ np. tylko zmienione

dane (tzw. kopie przyrostowe). Istnieje oprogramowanie ułatwiajĢce wykonywanie takich kopii

oraz ich odtwarzanie. Wybrany noĻnik danych musi byę wówczas podłĢczony do danego

komputera w celu przesłania zarchiwizowanych danych.

Sposób i rodzaj archiwizacji jest ĻciĻle zwiĢzany z potrzebami, systemem operacyjnym, kosztami

oraz wymaganym czasem niezbħdnym do jej odtworzenia, a takŇe wreszcie dostħpnym

oprogramowaniem. NajczħĻciej im mniej skomplikowany jest proces odtwarzania informacji tym

szybciej moŇna je odtworzyę. StĢd informacje poddane kompresji, czy podzielone na kopie

przyrostowe (które wymagajĢ połĢczenia) mogĢ przedłuŇyę taki proces, ale jednoczeĻnie zajmujĢ

mniej miejsca na dysku i sĢ przez to mniej kosztowne. W wypadku danych, które nie muszĢ byę

szybko odtwarzane noĻniki z kopiĢ danych moŇna trzymaę w innym miejscu niŇ noĻniki z

oryginalnymi danymi.

Niektóre formy archiwizacji [edytuj]

* kopie analogowe (wydruki dokumentów)

* kopiowanie na noĻniki wymienne (np. dyskietki, płyty CD-R, płyty DVD-R)

* kopiowanie na inny dysk tego samego komputera (np. RAID)

* kopiowanie na taĻmħ magnetycznĢ

* kopiowanie na inny komputer (np. kopia zwierciadlana, serwer plików)

Baza danych to zbiór danych zapisanych w ĻciĻle okreĻlony sposób w strukturach

odpowiadajĢcych załoŇonemu modelowi danych. W potocznym ujħciu obejmuje dane oraz

program komputerowy wyspecjalizowany do gromadzenia i przetwarzania tych danych. Program

taki (czħsto zestaw programów) nazywany jest "Systemem zarzĢdzania bazĢ danych" (ang.

DataBase Management System, DBMS). W Ļcisłej nomenklaturze baza danych oznacza zbiór

danych, który zarzĢdzany jest przez system DBMS.

Bazy danych operujĢ głównie na danych tekstowych i liczbowych, lecz wiħkszoĻę współczesnych

baz umoŇliwia przechowywanie danych binarnych typu: grafika, muzyka itp.

BIOS (akronim ang. Basic Input/Output System - podstawowy system wejĻcia-wyjĻcia) to

zapisany w pamiħci stałej, inny dla kaŇdego typu płyty głównej komputera, zestaw podstawowych

procedur poĻredniczĢcych pomiħdzy systemem operacyjnym a sprzħtem. Program konfiguracyjny

BIOS-a to BIOS setup.

Program zapisany w pamiħci ROM (Read Only Memory - pamiħę tylko do odczytu) płyty głównej

oraz innych urzĢdzeı takich jak karta graficzna. W wypadku płyty głównej BIOS testuje sprzħt po

włĢczeniu komputera, przeprowadza tzw. POST (akronim ang. "Power On Self Test"), zajmuje siħ

wstħpnĢ obsługĢ urzĢdzeı wejĻcia/wyjĻcia, kontroluje transfer danych pomiħdzy komponentami

takimi jak dysk twardy, procesor czy napħd CD-ROM. Inicjuje program rozruchowy. BIOS

potrzebny jest w komputerach osobistych ze wzglħdu na architekturħ płyt głównych, gdzie dziħki

ACPI kontroluje zasilanie, a poza tym monitoruje temperaturħ itp.

Za pomocĢ wbudowanego w BIOS programu setup moŇna zmieniaę standardowe ustawienia

BIOS-u, np. parametry podłĢczonych dysków twardych lub zachowanie siħ komputera po jego

włĢczeniu (np. szybkoĻę testowania pamiħci RAM), a takŇe włĢczaę/wyłĢczaę niektóre elementy

płyty głównej, np. porty komunikacyjne. Za pomocĢ BIOS-u moŇna teŇ przetaktowywaę procesor

(zmiana czħstotliwoĻci i mnoŇnika), jednak nie jest to zalecane, poniewaŇ moŇe doprowadzię do

przeciĢŇenia urzĢdzenia, a nawet jego uszkodzenia.

Obecnie wiħkszoĻę BIOS-ów zapisywana jest w pamiħciach typu Flash, co umoŇliwia ich

póŅniejszĢ modyfikacjħ.

BIOS posiada szerokĢ gamħ funkcji zapewniajĢcych bezpiecznĢ realizacjħ podstawowych

operacji zwiĢzanych z obsługĢ dysków twardych.

Bufor to obszar pamiħci słuŇĢcy do przechowywania danych do komunikacji pomiħdzy dwoma

systemami, np. bufor karty sieciowej przechowuje pakiety, które majĢ zostaę wysłane, a bufor

karty graficznej - to co ma zostaę wyĻwietlone na ekranie.

Cache (pamiħę podrħczna) to mechanizm, w którym ostatnio pobierane dane dostħpne ze

Ņródła o wysokiej latencji i niŇszej przepustowoĻci sĢ przechowywane w pamiħci o lepszych

parametrach.

Cache jest elementem właĻciwie wszystkich systemów - współczesny procesor ma 2 albo 3

poziomy pamiħci cache oddzielajĢcej go od pamiħci RAM. Dostħp do dysku jest buforowany w

pamiħci RAM, a dokumenty HTTP sĢ buforowane przez poĻredniki HTTP oraz przez

przeglĢdarkħ.

Systemy te sĢ tak wydajne dziħki lokalnoĻci odwołaı - jeĻli nastĢpiło odwołanie do pewnych

danych, jest duŇa szansa, Ňe w najbliŇszej przyszłoĻci bħdĢ one potrzebne ponownie. Niektóre

systemy cache próbujĢ przewidywaę, które dane bħdĢ potrzebne i pobierajĢ je wyprzedzajĢc

ŇĢdania. Np. cache procesora pobiera dane w pakietach po kilkadziesiĢt czy teŇ wiħcej bajtów,

cache dysku zaĻ nawet do kolejnych kilkuset kilobajtów czytanego właĻnie pliku.

CAD - Komputerowe wspomaganie projektowania (CAD, Computer Aided Design, czyli

projektowanie wspomagane komputerowo) - proces projektowania, w którym komputer

wykorzystywany jest na kaŇdym etapie jako podstawowe narzħdzie pracy projektanta.

W skład CAD wchodzi opracowanie dokumentacji konstrukcyjnej (2D, oraz coraz czħĻciej 3D),

analizy kinematyczne, wytrzymałoĻciowe czy termiczne, prowadzone najczħĻciej z

wykorzystaniem MES, optymalizcja i wiele innych zagadnieı zwiĢzanych z powstawaniem

projektu gotowego wyrobu.

Dziħki zastosowaniu CAD inŇynierowie majĢ łatwiejszy dostħp do zasobów wiedzy, bibliotek,

know-how firmy, opracowaı normatywnych, przepisów prawnych i dyrektyw obowiĢzujĢcych w

konkretnej gałħzi przemysłu. Jest to moŇliwe dziħki wykorzystaniu w procesie projektowania

inŇynierskich baz danych, oraz pracy w Ļrodowiskach sieciowych.

CAM - Komputerowe wspomaganie wytwarzania (CAM - Computer Aided Manufacturing) -

system komputerowy, który ma za zadanie integracjħ fazy projektowania i wytwarzania. Jeden z

elementów zintegrowanego wspomagania wytwarzania (CIM).

CechĢ charakterystycznĢ systemu jest transformacja (przetwarzanie) obiektów (modeli

powstałych w wyniku modelowania komputerowego 2D/3D; modeler moŇe, ale nie musi byę

czħĻciĢ składowĢ programu CAM) na instrukcje maszynowe (dokładnie: na instrukcje sterujĢce

pozycjĢ narzħdzia obróbczego; maszyny NC i CNC), które umoŇliwiajĢ wytwarzanie elementów.

CHIPSET - Chipset to element elektroniczny wystħpujĢcy w wielu czħĻciach składowych

komputera. WydajnoĻę i niezawodnoĻę komputera w znaczĢcej mierze zaleŇy od tego układu.

Układ ten organizuje przepływ informacji pomiħdzy poszczególnymi podzespołami jednostki

centralnej. W skład chipsetu wchodzĢ zazwyczaj dwa układy zwane mostkami.

* Mostek północny odpowiada za wymianħ danych miħdzy pamiħciĢ a procesorem oraz steruje

magistralĢ AGP (teraz juŇ takŇe PCI-E 1-16x).

* Mostek południowy natomiast odpowiada za współpracħ z urzĢdzeniami wejĻcia/wyjĻcia,

takimi jak np. dysk twardy czy karty rozszerzeı.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: