Struktura racunarski sistema

STRUKTURA RAČUNARSKOG SISTEMA

1 Računarski hardver
2 Organizacija racunara
2.1 Centralni procesor
3 Uređaji računara
3.1 Matična ploča

Računarski sistemi su mašine koje služe za obradu podatka. Ulazni podaci predstavljaju veličine na osnovu kojih se obavlja rešavanje nekog problema.

Svaki računarski sistem se satoji od dva podsistema:

- hardverskog podsistema i

- softverskog podsistema.

Hardverski podsistem čini skup svih mehaničkih delova računara.

Softverski podsistem čine svi računarski programi koji su neophodni za rad računara.

Arhitektura računarskog sistema predstavlja strukturu i način funkcionisanja hardverskog podsistema do nivoa koji je poteban programeru za pisanje programa na simboličkom programskom jeziku (asembleru).

Hardverski deo računarskog sistema za AOP čine:

- ulazno izlazni uređaji,

- operativna memorija,

- centralni procesor i

- sekundarne memorije.

Ulazni podaci se pomoću ulaznih uređaja unose u računarski sistem i skladište u operativnu memoriju. 

Rezultati obrade prikazuju se korisniku pomoću izlaznih uređaja.

Da bi se računarski sistem uspešno koristio on mora da ima mogućnost da komunicira sa korisnikom. Ovo omogućavaju ulazno-izlazni uređaji koji vrše unos podataka u računar i prikaz rezultata obrade.

U računaru podaci koji se obrađuju predstavljeni su u binarno-kodiranom formatu. Periferne jedinice prikazuju rezultate obrade podacima razumljivim korisniku. Zbog toga, ulazno-izlazni uređaji moraju da vrše kodiranje i dekodiranje podataka.

Ulazno-izlazne uređaje čine periferne jedinice i ulazno-izlazni kontroleri i interfejsi.

Ulazno-izlazni kontroleri upravljaju prenosom podataka između centralne jedinice i perifernih uređaja.

Ulazno-izlazni interfejsi su skupovi elektronskih komponenti koje omogućavaju povezivanje perifernih uređaja na računar.

Ulazno-izlazni kontroleri i ulazno-izlazni interfejsi su povezani ulazno-izlaznom magistralom.

U/I interfejsi mogu biti standardni ako se radi o standardnim priključcima, i u tom slučaju oni su ugrađeni u računar. Ako se radi o nestandardnim priključcima onda oni nisu ugrađeni u računar nego se izrađuju na posebnim štampanim pločama.

Standardni interfejsi mogu biti serijski i paralelni. Serijski interfejsi prenose podatke bit po bit (serijski). Najpoznatiji serijski interfejs je RS-232.

Paralelni interfejsi prenose podatke paralelno i omogućavaju znatno veću brzinu prenosa od serijskih.

Sam proces izvršavanja instrukcije sastoji se iz više delova. Generalno faze izvršenja instrukcije su:

1. učitavanje instrukcije,

2. dekodovanje instrukcije,

3. određivanje adresa operanada,

4. izvršavanje specificirane operacije nad operandima i

5. smeštanje rezultata.

Centralni procesor se sastoji od aritmetičko-logičke jedinice, upravljačke jedinice i brzih procesorskih registra.

Procesor treba da ima mogućnost da lokalno uskladišti izvesnu količinu podataka i za tu svrhu se koriste brzi procesorski registri. Procesorski registri su, po definiciju, ćelije koje služe za skladištenje jedne memorijske reči, mada dužina procesorskog registra može biti i različita od dužine memorijske reči u zavisnosti od organizacije procesora.

Procesorski registri služe za interno uskladištenje podataka u samom procesoru. 

Upravljačka jedinica upravlja svim delovima računara i koordinira njihov rad. Najvažnije funkcije upravljačke jedinice su:

- upravlja čitanjem i upisom u operativnu memoriju,

- upravlja razmenom podataka između ALU i operativne memorije i

- sinhronizuje rad pojedinih delova računara.

 Arhitektura računara koja se zasniva na programskom brojaču u kome se nalazi adresa instrukcije koju treba izvršiti, i koja se na osnovu te adrese dohvata i prenosi u procesor gde se izvršava, naziva se “fon Neuman-ova arhitektura” računaraŠ3Ć. Kod ovog tipa procesorske arhitekture rad procesora se odvija u dve faze koje se sukcesivno ponavljaju

FAZA 1: Dohvatanje instrukcije iz memorije i priprema za izvršavanje

- Adresa instrukcije koju treba izvršiti nalazi se u programskom brojaču (PC). Ta adresa se prenosi u memorijski adresni regisar (MA), čime se preko adresne magistrale šalje memoriji zahtev za očitavanje sadržaja te memorijske lokacije.

- Nakon generisanja kontrolnog signala koji nalaže očitavanje sadržaja memorijske lokacije čija je adresa u MA, sadržaj te memorijske lokacije se prenosi magistralom podataka u memorijski regisar podataka (MD), a zatim u instrukcijski registar (IR).

- Instrukcija, koja se nalazi u IR registru, se analizira i ako se ustanovi da je neispravna generiše se prekid izvršavanja programa.

- Sadržaj programskog brojača (PC) se uvećava za dužinu tekuće instrukcije (u memorijskim rečima), tako da sada PC sadrži adresu naredne instrukcije u nizu.

FAZA 2: Izvršavanje instrukcije

- Određuju se adrese operanada.

- Operandi se preko magistrala dohvataju iz memorije.

- Dekoduje se kod operacije i ALU izvršava navedenu operaciju.

- Rezultati se se smeštaju u memoriju, ako je potrebno.

. Na slici 1.6 je prikazana tipična matična ploča, mada izgled može znatno varirati, u zavisnosti od modela.

Matična ploča u modularnom PC-u je podeljena na ploču sa podnožjima i posebnu procesorsku ploču. Procesorska ploča se smešta u odgovarajuće podnožje na isti način kao i ostale kartice, ali je njena struktura ista kao i struktura matične ploče koju ćemo opisati.

slika1.6

Na matičnoj ploči su smešteni vitalni delovi PC-a, kao što je CPU, smešten u podnožje pomoću 370 nožica, koje služe i za RAM, uključujući i konektore za spajanje čvrstih diskova i tri podnožja za dodatne kartice.

Osnovna memorija, ili RAM, predstavlja narednu važnu komponentu na matičnoj ploči (videti sliku 1.7). Ona je, obično, podeljena u banke i fizički smeštena u memorijske module (SIMM, PS/2 SIMM, DIMM).