Budowa komputera. Język C. Struktura i funkcjonowanie komputera. dr inż. Jarosław Forenc. Obudowa komputera - architektura AT

Transkrypt

1 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 2/82 Plan wykładu nr 5 Informatyka 1 Politechnika Białostocka - Wydział Elektryczny Elektrotechnika, semestr II, studia niestacjonarne I stopnia Rok akademicki 2016/2017 Wykład nr 5 ( ) Budowa komputera obudowa komputera (architektura AT, ATX) interfejsy wewnętrzne (ISA, EISA, VESA Local Bus, PCI, AGP, IDE, EIDE, SCSI, Serial ATA, PCI Express) interfejsy zewnętrzne (RS-232, PS/2, USB, esata, FireWire, Ethernet, Fax/Modem, Thunderbolt, DisplayPort, DVI, Centronics, PCMCIA) Język C pętla for, operatory ++ i -- Struktura i funkcjonowanie komputera procesor, rozkazy Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 3/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 4/82 Obudowa komputera - podział (wymiary, kształt) Obudowa komputera - architektura AT Desktop P9/P8 connectors Zasilacz AT źródło: Mini-ITX Mini tower Midi tower Big tower psuconnectors/connectors.html

2 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 5/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 6/82 Obudowa komputera - architektura AT Obudowa komputera - architektura ATX 4-pin Molex connector Zasilacz ATX 20-pin ATX power connector 4-pin Berg connectors 6-pin Auxiliary Power Connector Złącze 20-pinowe można włożyć do gniazda 24-pinowego źródło: psuconnectors/connectors.html Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 7/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 8/82 Obudowa komputera - architektura ATX Obudowa komputera - architektura ATX Zasilacz ATX 24-pin ATX power connector 4-pin ATX 12 V 8-pin ATX 12 V Złącze 24-pinowe można włożyć do gniazda 20-pinowego źródło: psuconnectors/connectors.html

3 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 9/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 10/82 Obudowa komputera - architektura ATX Interfejsy sprzętowe komputera Interfejsy wewnętrzne równoległe szeregowe 6-pin PCI Express 8-pin PCI Express Serial ATA power connector ISA EISA PCI-X AGP SATA PCI Express MCA IDE VESA LB EIDE 4-pin Berg connector 4-pin Molex connector PCI Mini-PCI SCSI Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 11/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 12/82 ISA ISA ISA - Industry Standard Architecture standard magistrali oraz złącza kart rozszerzeń 8-bit ISA (1981 rok), 16-bit ISA (1984 rok) 8-bitowa (XT) i 16-bitowa (AT) szyna danych 24-bitowa szyna adresowa teoretyczna przepustowość: 8 Mb/s (praktycznie: 1,6-1,8 Mb/s) stosowana w: kartach graficznych kartach muzycznych kartach sieciowych kontrolerach I/O 16-bit ISA 8-bit ISA 8-bit ISA 16-bit ISA

4 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 13/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 14/82 EISA VESA Local Bus EISA - Extended Industry Standard Architecture standard magistrali oraz złącza kart rozszerzeń zaprojektowany dla 32-bitowych komputerów przepustowość: 33 MB/s rzadko spotykana VESA Local Bus - Video Electronics Standards Association Local Bus opracowana w 1992 r. szyna danych będąca rozszerzeniem standardowego 8/16-bitowego interfejsu ISA złącze wykorzystywane przez karty graficzne, muzyczne i I/O używane na płytach z procesorem EISA ISA Płyta główna ze złączami VESA Local Bus Multi-I/ I/O-Controller Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 15/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 16/82 PCI PCI PCI - Peripheral Component Interconnect magistrala komunikacyjna przeznaczona do przyłączenia kart rozszerzeń do płyty głównej w komputerach PC zastąpiła magistrale ISA i VESA Local Bus używana w kartach graficznych, muzycznych, sieciowych, kontrolerów dysków USB Port PCI Card Wersja PCI 2.0 PCI 2.1 PCI 2.2 PCI 2.3 Rok Max. szerokość szyny danych 32 bity 64 bity 64 bity 64 bity Max. częstotliwość taktowania 33 MHz 66 MHz 66 MHz 66 MHz Max. przepustowość 132 MB/s 528 MB/s 528 MB/s 528 MB/s Napięcie 5 V 5 V 5 / 3,3 V 3,3 V Płyta główna z gniazdami 32-bitowej szyny PCI nvidia GeForce MX4000 Video Card

5 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 17/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 18/82 AGP AGP AGP - Accelerated / Advanced Graphics Port opracowana w 1996 r. przez firmę Intel 32-bitowa modyfikacja magistrali PCI zoptymalizowana do szybkiego przesyłania dużej ilości danych pomiędzy pamięcią operacyjną a kartą graficzną maksymalna moc pobierana przez kartę AGP to W PCI AGP AGP Video Card przy większym zapotrzebowaniu na energię doprowadza się dodatkowe zasilanie (złącze Molex) Wersja Rok Napięcie Mnożniki / Przepustowość AGP ,3 V 1x MB/s, 2x MB/s AGP ,5 V 1x MB/s, 2x MB/s, 4x MB/s AGP ,8 V 4x MB/s, 8x MB/s AGP Video Card Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 19/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 20/82 IDE IDE IDE - Intelligent Drive Electronics, Integrated Device Electronics inne nazwy: ATA - Advanced Technology Attachments AT-BUS PATA - Parallel ATA maksymalna długość przewodu łączącego dysk z host adapterem wynosiła 18 cali, czyli ok. 46 cm przewód ten miał trzy wtyki - kontroler, urządzenie Master i Slave żadne przewody nie były krzyżowane, dlatego fizyczna kolejność urządzeń na magistrali nie odgrywała żadnej roli interfejs przeznaczony do komunikacji z dyskami twardymi w systemie tym, w przeciwieństwie do poprzedniego ST412/506, kontroler jest zintegrowany z dyskiem dyski komunikują się z szynami systemowymi za pośrednictwem host-adaptera umieszczonego na płycie głównej lub dodatkowej karcie rozszerzającej (starsze systemy) IDE dopuszczał obsługę do dwóch dysków twardych (Master i Slave) o maksymalnej pojemności 504 MB (dziesiętnie 528 MB) 40-żyłowa taśma IDE

6 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 21/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 22/82 EIDE EIDE EIDE - Enhanced IDE EIDE miał usunąć ograniczenia standardu IDE, zapewniając przy tym pełną z nim zgodność opracowano różne wersja standardu EIDE: ATA-2 (1994 r.) ATA-3 (1996 r.) ATA/ATAPI-4 (1997 r.) - możliwość podłączenia innych urządzeń niż dysk twardy - streamer, CD-ROM ATA-ATAPI-5 (2000 r.) ATA-ATAPI-6 EIDE umożliwia obsługę dwóch host-adapterów (Primary, Secondary), czyli podłączenie do czterech urządzeń Problem ograniczenia pojemności dysków standardu IDE do 504 MB został rozwiązany na dwa sposoby: adresowanie CHS (ang. Cylinder, Head, Sector) adresowanie LBA (ang. Logical Block Addressing) Zwiększenie pasma przepustowego magistrali osiągnięto przez zastosowanie trybów pracy: Ultra DMA/33 (Ultra-ATA) - przewód 40-żyłowy, Ultra DMA/66-40 przewodów sygnałowych, ale przewód 80-żyłowy - każdy przewód sygnałowy oddzielony jest od sąsiada dodatkową linią masy, poszczególne wtyki przewodu opisane są i oznaczone różnymi kolorami: kontroler - niebieski, Master - czarny, Slave - szary, Ultra ATA/100 Ultra ATA/133 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 23/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 24/82 SCSI SCSI SCSI - Small Computer Systems Interface równoległa magistrala danych przeznaczona do przesyłania danych między urządzeniami (dyski twarde, skanery, drukarki, nagrywarki) wykorzystywana głównie w wysokiej klasy serwerach i stacjach roboczych magistrala wymaga zakończenia jej terminatorem Wersja Przepustowość Rok SCSI-1 5 MB/s 1986 SCSI-2 (Fast SCSI) 10 MB/s 1994 SCSI-2 (Wide SCSI) 20 MB/s 1994 SCSI-3 (Ultra SCSI) MB/s 1996 Ultra2 SCSI MB/s 1997 Ultra3 SCSI (Ultra 160 SCSI) 160 MB/s 1999 Ultra4 SCSI (Ultra 320 SCSI) 320 MB/s 2002 Ultra 640 SCSI 640 MB/s 2003 Kontroler SCSI Kabel SCSI Skaner ze złączem SCSI

7 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 25/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 26/82 Serial ATA (wewnętrzny, szeregowy) PCI Express (wewnętrzny, szeregowy) Generacja SATA I SATA II SATA III (3.0) SATA III (3.2) Serial ATA - Serial Advanced Technology Attachment, SATA szeregowa magistrala służąca do komunikacji Host Bus Adaptera z urządzeniami pamięci masowej (dyski twarde, napędy optyczne) zastąpiła równoległą magistralę ATA węższe i dłuższe (do 1 m) przewody niż w ATA 7-pinowa wtyczka sygnałowa 15-pinowa wtyczka zasilania Przepustowość 1,5 Gbit/s (ok. 150 MB/s) 3,0 Gbit/s (ok. 300 MB/s) 6,0 Gbit/s (ok. 600 MB/s) 16,0 Gbit/s (ok MB/s) PCI Express - Peripheral Component Interconnect Express, PCIe złącze przeznaczone do instalacji kart rozszerzeń na płycie głównej (graficzne, muzyczne, sieciowe, kontrolery IDE, SATA, USB) każde urządzenie jest połączone bezpośrednio z kontrolerem PCI Express zastąpił PCI i AGP jeśli podłączona karta wymaga więcej energii to jest zasilana przez dodatkowy przewód Wersja v1.0 Wersja Piny Przepustowość MB/s MB/s MB/s MB/s Max. moc Rok 75 W 2004 v MB/s 150 W 2007 v MB/s 300 W 2011 uwaga: Przepustowość - przepustowość w obie strony Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 27/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 28/82 PCI Express (wewnętrzny, szeregowy) M.2 (wewnętrzny, szeregowy) PCIe x4 PCIe x16 PCIe x1 PCIe x16 inna nazwa: NGFF - Next Generation Form Factor złącze kart rozszerzeń zastępujące interfejs msata prędkość transmisji do 2 GB/s PCI PCIe x1 PCIe x16 PCIe x4

8 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 29/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 30/82 Interfejsy sprzętowe komputera RS-232 Interfejsy zewnętrzne szeregowe równoległe analogowe bezprzewodowe RS-232 PS/2 USB esata FireWire Ethernet Centronics PCMCIA Fax/Modem ExpressCard Thunderbolt Jack D-Sub S-Video DisplayPort DVI Bluetooth IrDA Wi-Fi Wi-MAX RS-232 (Recommended Standard 232) 1962 rok magistrala przeznaczona do szeregowej transmisji danych najbardziej popularna wersja standardu: RS-232C przepustowość: do 115,2 kbit/s długość magistrali: do ok. 15 m w architekturze PC przewidziano obecność do 4 portów COM (COM1-COM4) zastosowania: mysz komputerowa, modemy, telefony komórkowe, łączenie dwóch komputerów kablem, starsze drukarki, tunery satelitarne, programowanie układów logicznych obecnie zastąpiona przez USB Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 31/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 32/82 RS-232 PS/2 złącze używane do podłączenia klawiatury i myszy komputerowej IBM, 1987 rok zastąpiło złącze szeregowe myszy DE-9 i złącze klawiatury DIN przepustowość: 40 kb/s DE-9 (gniazdo męskie) DB-25 (gniazdo żeńskie) długość: 1,8 m zastąpione przez USB klawiatura - kolor fioletowy mysz - kolor zielony DE-9 (wtyk żeński) DB-25 (wtyk męski) 6-pin Mini-DIN connector

9 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 33/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 34/82 USB USB USB (Universal Serial Bus) port komunikacyjny zastępujący stare porty szeregowe i równoległe zastosowanie: kamery i aparaty cyfrowe, telefony komórkowy, dyski, modemy, skanery, myszki, klawiatury, pen-drive y, w systemie Windows obsługa USB od Windows 95 OSR2 Type A Type B Wersja Przepustowość Rok Zasilanie Przewód USB 1.1 (Low Speed) do 1,5 Mbit/s V, 500 ma 3 m USB 1.1 (Full Speed) do 12 Mbit/s V, 500 ma 5 m USB 2.0 (Hi-Speed) do 480 Mbit/s V, 500 ma 5 m USB 3.0 (SuperSpeed) do 4,8 Gbit/s V, 900 ma 3 m USB 3.1 (SuperSpeed+) do ok.10 Gbit/s V, 2 A 1 m Mini-A Mini-B Micro-A Micro-B Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 35/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 36/82 USB esata esata (external SATA) rok zewnętrzny port SATA 3 Gbit/s przeznaczony do podłączania pamięci masowych zewnętrznych maksymalne przepustowości: 150 MB/s, 300 MB/s Type-B SuperSpeed Micro-B SuperSpeed maksymalna długość kabla: 2 m Type-C

10 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 37/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 38/82 FireWire Ethernet standard złącza szeregowego umożliwiający szybką komunikację i synchroniczne usługi w czasie rzeczywistym 1995 rok, dokument IEEE 1394 przepustowość: 400/800/1600/3200 Mbit/s długość kabla: do 4,5 m złącze: IEEE-1394 (4, 6 lub 9 pinów) zastosowania: kamery i aparaty cyfrowe, skanery, drukarki 9-pin, 6-pin connectors BNC (Bayonet Neill-Concelman) - złącze stosowane do łączenia sieci komputerowych zbudowanych z kabli koncentrycznych występuje w wersji 50 i 75-omowej Złącze BNC Trójnik 6-pin IEEE-1394 ports 4-pin connectors Terminator Karta sieciowa ze złączem BNC Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 39/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 40/82 Ethernet Fax/Modem (RJ-11) 8P8C (8 Position 8 Contact) - ośmiostykowe złącze wykorzystywane w sprzęcie komputerowym i telekomunikacyjnym RJ-11 (Registered Jack - Type 11) - złącze stosowane do podłączania sprzętu telekomunikacyjnego (linii telefonicznej) nazywane RJ-45 6P2C (6 Position 2 Contact) - sześciokrotny wtyk telefoniczny z dwoma stykami stosowany do zakończenia przewodów łączących sprzęt telekomunikacyjny Złącze 8P8C na płycie głównej Karta sieciowa ze złączem 8P8C Wtyk RJ-11 Gniazdo RJ-11 RJ-45 RJ-11

11 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 41/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 42/82 Thunderbolt DisplayPort interfejs do podłączania urządzeń zewnętrznych w założeniu ma zastąpić USB, FireWire, HDMI opracowanie rok, pierwsze urządzenia rok Intel, Apple Inc. przepustowość: 10 Gbit/s (Thunderbolt 1), 20 Gbit/s (Thunderbolt 2) DisplayPort - uniwersalny interfejs cyfrowy do przesyłania dźwięku i obrazu z prędkością 1,62 lub 2,7 Gb/s opracowany w 2006 roku dwukierunkowa wymiana informacji możliwa ochrona sygnału technologią DRM Złącze Thunderbolt w laptopie Wtyczka Thunderbolt Wtyk i gniazdo DisplayPort Gniazdo DisplayPort Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 43/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 44/82 DVI IEEE 1284 (zewnętrzny, równoległy) DVI (Digital Visual Interface) - standard złącza pomiędzy kartą graficzną a monitorem komputera wersje: DVI-I - przesyła dane cyfrowe i analogowe DVI-D - przesyła dane cyfrowe DVI-A - przesyła dane analogowe port równoległy wykorzystywany do podłączenia urządzeń peryferyjnych (drukarki, skanery, plotery) nazywany portem równoległym lub LPT (Line Print Terminal) standard IEEE 1284 został opracowany w 1994 roku zapewnia kompatybilność z używanym w latach 70-tych jednokierunkowym portem Centronics LPT1, I/O Port 0x378, IRQ7 + LPT2, I/O Port 0x278, IRQ5 protokoły transmisji danych (wybrane): SPP (Standard Parallel Port) - tryb kompatybilności z Centronics, możliwość transmisji dwukierunkowej, transfer do 150 kb/s, obsługa za pomocą przerwań EPP (Enhanced Parallel Port) - sprzętowo ustalane parametry transmisji (automatycznie), brak kanału DMA ECP (Extended Capability Port) - używa DMA, transfer do 2 Mb/s

12 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 45/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 46/82 IEEE 1284 (zewnętrzny, równoległy) PCMCIA (zewnętrzny, równoległy) Personal Computer Memory Card International Association standard interfejsu wejścia-wyjścia dla kart pamięci w kolejnych latach przekształcony w karty rozszerzeń, pełniące funkcje modemu, faksmodemu, karty sieciowej, Wi-Fi ustandaryzowane wymiary: 85,6 54 mm Port równoległy w laptopie DB-25 podział ze względu na wielkość: typ I - grubość 3,3 mm; karty pamięci SRAM lub Flash typ II - grubość 5,0 mm; karty rozszerzeń (modem, karta sieciowa) typ III - grubość 10,5 mm; karty rozszerzeń (dysk twardy) Port równoległy na płycie głównej podział ze względu na interfejs: PC Card 16 - interfejs magistrali ISA 16bit, zasilanie 5 V CardBus - interfejs magistrali PCI 32bit, zasilanie 3-3,3 V Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 47/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 48/82 PCMCIA (zewnętrzny, równoległy) Język C - pętla for for (wyr1; wyr2; wyr3) instrukcja wyr1 USB card Type II Wi-Fi card Type II wyr1, wyr2, wyr3 - dowolne wyrażenia w języku C Instrukcja: wyr2 0 TAK instrukcja NIE gniazda PCMCIA prosta - jedna instrukcja zakończona średnikiem złożona - jedna lub kilka instrukcji objętych nawiasami klamrowymi wyr3

13 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 49/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 50/82 Język C - pętla for Język C - pętla for (wyświetlenie tekstu) Najczęściej stosowana postać pętli for int i; for (i = 0; i < 10; i = i + 1) instrukcja Instrukcja zostanie wykonana 10 razy (dla i = 0, 1, 2, 9) Funkcje pełnione przez wyrażenia #include <stdio.h> int main(void) { int i; } Programowanie nie jest trudne Programowanie nie jest trudne Programowanie nie jest trudne Programowanie nie jest trudne Programowanie nie jest trudne for (i=0; i<5; i=i+1) printf("programowanie nie jest trudne\n"); return 0; for (inicjalizacja;test;aktualizacja) instrukcja Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 51/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 52/82 Język C - pętla for (suma liczb: N) Język C - pętla for (przykłady) #include <stdio.h> #define N 10 Suma 10 liczb to 55 for (i=0; i<10; i++) printf("%d ",i); int main(void) { int i, suma=0; for (i=1; i<=n; i++) suma = suma + i; for (i=0; i<10; i++) printf("%d ",i+1); } printf("suma %d liczb to %d\n", N, suma); return 0; for (i=1; i<=10; i++) printf("%d ",i);

14 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 53/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 54/82 Język C - pętla for (przykłady) Język C - pętla for (break, continue) for (i=1; i<10; i=i+2) printf("%d ",i); W pętli for można stosować instrukcje skoku: break i continue int i; for (i=10; i>0; i--) printf("%d ",i); for (i=-9; i<=9; i=i+3) printf("%d ",i); for (i=0; i<10; i++) { if (i%2==0) continue; } if (i%5==0) break; printf("%d\n",i); continue przerywa bieżącą iterację i przechodzi do obliczania wyr3 break przerywa wykonywanie pętli Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 55/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 56/82 Język C - pętla for (najczęstsze błędy) Język C - pętla for (najczęstsze błędy) Postawienie średnika na końcu pętli for Błędny warunek - brak wykonania instrukcji int i; for (i=0; i<10; i++); printf("%d ",i); 10 int i; for (i=0; i>10; i++) printf("%d ",i); Przecinki zamiast średników pomiędzy wyrażeniami Błędny warunek - pętla nieskończona int i; for (i=0, i<10, i++) printf("%d ",i); Błąd kompilacji! int i; for (i=1; i>0; i++) printf("%d ",i); error C2143: syntax error : missing ';' before ')'

15 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 57/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 58/82 Język C - pętla nieskończona Język C - zagnieżdżanie pętli for for (wyr1; wyr2; wyr3) instrukcja Wszystkie wyrażenia (wyr1, wyr2, wyr3) w pętli for są opcjonalne for ( ; ; ) instrukcja - pętla nieskończona W przypadku braku wyr2 przyjmuje się, że jest ono prawdziwe Jako instrukcja w pętli for może występować kolejna pętla for int i, j; for (i=1; i<=3; i++) // pętla zewnętrzna for (j=1; j<=2; j++) // pętla wewnętrzna printf("i: %d j: %d\n",i,j); i: 1 j: 1 i: 1 j: 2 i: 2 j: 1 i: 2 j: 2 i: 3 j: 1 i: 3 j: 2 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 59/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 60/82 Język C - operator inkrementacji (++) Język C - operator inkrementacji (++) Jednoargumentowy operator ++ zwiększa wartość zmiennej o 1 (nie wolno stosować go do wyrażeń) Operator ++ może występować jako przedrostek lub przyrostek Przykład int x = 1, y; y = 2 * ++x; int x = 1, y; y = 2 * x++; Zapis Nazwa Znaczenie ++x x++ preinkrementacji postinkrementacji wartość zmiennej jest modyfikowana przed jej użyciem wartość zmiennej jest modyfikowana po użyciu jej poprzedniej wartości Kolejność operacji ++x x = 2 2 * ++x 2 * 2 y = 2 * ++x y = 4 2 * x 2 * 1 y = 2 * x y = 2 x++ x = 2 Wartości zmiennych x = 2 y = 4 x = 2 y = 2

16 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 61/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 62/82 Język C - operator inkrementacji (++) Język C - operator dekrementacji (--) Miejsce umieszczenia operatora ++ nie ma znaczenia w przypadku instrukcji typu: Jednoargumentowy operator -- zmniejsza wartość zmiennej o 1 (nie wolno stosować go do wyrażeń) x++; ++x; równoważne x = x + 1; Operator -- może występować jako przedrostek lub przyrostek Zapis Nazwa Znaczenie Nie należy stosować operatora ++ do zmiennych pojawiających się w wyrażeniu więcej niż jeden raz --x predekrementacji wartość zmiennej jest modyfikowana przed jej użyciem x = x++; x = ++x; x-- postdekrementacji wartość zmiennej jest modyfikowana po użyciu jej poprzedniej wartości Zgodnie ze standardem języka C wynik powyższych instrukcji jest niezdefiniowany Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 63/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 64/82 Język C - priorytet operatorów ++ i -- Funkcjonowanie komputera Priorytet Operator / opis (przyrostki) () []. -> (przedrostki) sizeof (typ) + -! ~ * & (jednoargumentowe) 3 * / % (dwuargumentowe) 5 << >> 6 < > <= >= 7 ==!= 8 & (bitowy) 9 ^ Funkcje realizowane przez komputer: przetwarzanie danych przechowywanie danych (krótkotrwałe lub długotrwałe) przenoszenie danych (pomiędzy komputerem a światem zewnętrznym) sterowanie (powyższymi funkcjami)

17 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 65/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 66/82 Struktura komputera Struktura procesora Komputer tworzą cztery główne składniki: Główne składniki strukturalne procesora to: procesor (jednostka centralna, CPU) - steruje działaniem komputera i realizuje przetwarzanie danych jednostka sterująca - steruje działaniem procesora i pośrednio całego komputera pamięć główna - przechowuje dane wejście-wyjście - przenosi dane między komputerem a jego otoczeniem zewnętrznym połączenia systemu - mechanizmy zapewniające komunikację między składnikami systemu Wszystkie powyższe składniki mogą występować w komputerze pojedynczo lub w większej liczbie jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU) - realizuje przetwarzanie danych przez komputer rejestry - realizują wewnętrzne przechowywanie danych w procesorze połączenia procesora - wszystkie mechanizmy zapewniające komunikację między jednostką sterującą, ALU i rejestrami. Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 67/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 68/82 Struktura procesora EU - Execution Unit CU - Control Unit Intel rok Procesor 16-bitowy 16-bitowa magistrala danych 20-bitowa magistrala adresowa Adresowanie do 1 MB pamięci Częstotliwość: 10 MHz Multipleksowane magistrale: danych i adresowa Litografia: 3 µm GND AD14 AD13 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GND CPU VCC AD15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 BHE/S7 MN/MX RD RQ/GT0 RQ/GT1 LOCK S2 S1 S0 QS0 QS1 TEST READY RESET ( HOLD ) ( HLDA ) ( WR ) ( M/IO ) ( DT/R ) ( DEN ) ( ALE ) ( INTA ) źródło: K. Wojtuszkiewicz, Urządzenia techniki komputerowej. PWN, Warszawa, 2007.

18 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 69/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 70/82 Intel rejestry ogólnego przeznaczenia 2 - ALU + rejestr znaczników (flag) 3 - rejestry segmentowe + licznik rozkazów 4 - generator adresu fizycznego 5 - kolejka rozkazów 6 - kontroler interfejsu 7 - układ kontrolny Intel Rejestr flag źródło: wikipedia źródło: wikipedia Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 71/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 72/82 Intel Core i7-6700k Intel Core i7-6700k - struktura III kwartał 2015 rok Procesor 64-bitowy Liczba rdzeni/wątków: 4/8 Wielkość pamięci: 64 GB (DDR4/DDR3L) Częstotliwość: 4 GHz Układ graficzny: Intel HD Graphics 530 Litografia: 14 nm Nazwa kodowa: Skylake

19 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 73/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 74/82 Działanie komputera Działanie komputera Podstawowe zadanie komputera to wykonywanie programu Podstawowe zadanie komputera to wykonywanie programu Program składa się z rozkazów przechowywanych w pamięci Program składa się z rozkazów przechowywanych w pamięci Rozkazy są przetwarzane w dwu krokach: Rozkazy są przetwarzane w dwu krokach: Cykl pobierania (ang. fetch): Cykl wykonywania (ang. execution): odczytanie rozkazu z pamięci licznik rozkazów (PC) lub wskaźnik instrukcji (IP) określa, który rozkaz ma być pobrany może zawierać kilka operacji, jest zależny od typu rozkazu pobrany rozkaz jest umieszczany w rejestrze rozkazu (IR) jeśli procesor nie otrzyma innego polecenia, to inkrementuje licznik PC po każdym pobraniu rozkazu. rozkaz ma formę kodu binarnego określającego działania, które ma podjąć procesor procesor interpretuje rozkaz i przeprowadza wymagane operacje. Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 75/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 76/82 Działanie komputera Działanie komputera W celu przyspieszenia pracy systemu stosuje się tzw. wstępne pobranie instrukcji (ang. prefetching) Graf stanów cyklu wykonania rozkazu ma następującą postać: CP1 CW1 CP2 CW2 CP3 CW3 CP1 CW1 CP2 CW2 CP3 CW3 prefeching czas CP - cykl pobierania CW - cykl wykonywania Działania procesora można podzielić na cztery grupy: przesłanie danych z procesora do pamięci lub odwrotnie przesłanie danych z procesora do modułu we-wy lub odwrotnie operacje arytmetyczne lub logiczne na danych sterowanie (np. zmiana sekwencji wykonywania programu) Wykonywanie rozkazów może zawierać kombinacje powyższych działań (3) - analiza rozkazu w celu określenia rodzaju operacji, która ma być wykonana oraz w celu określenia argumentu (jednego lub kilku) (8) - zapisanie wyniku w pamięci lub skierowanie go do we-wy Nie wszystkie stany z powyższego schematu muszą występować

20 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 77/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 78/82 Działanie komputera Działanie komputera Graf stanów cyklu wykonania rozkazu ma następującą postać: Rozkaz: przechowywany jest w postaci binarnej ma określony format używa określonego trybu adresowania Format - sposób rozmieszczenia informacji w kodzie rozkazu Rozkaz zawiera: kod operacji (rodzaj wykonywanej operacji) argumenty (lub adresy argumentów) wykonywanych operacji Mogą wystąpić sytuacje, w których jeden rozkaz może określać operacje na wektorze liczb lub na szeregu znaków, co wymaga powtarzania operacji pobrania i/lub przechowywania. Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 79/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 80/82 Działanie komputera Działanie komputera Tryb adresowania - sposób określania miejsca przechowywania argumentów rozkazu (operandów) Adresowanie rejestrowe - kod rozkazu zawiera oznaczenie rejestru, w którym znajduje się argument Adresowanie natychmiastowe - argument znajduje się w kodzie rozkazu Adresowanie bezpośrednie - kod rozkazu zawiera adres komórki pamięci, w której znajduje się argument Adresowanie pośrednie - kod rozkazu zawiera oznaczenie rejestru, w którym znajduje się adres komórki pamięci, w której znajduje się argument

21 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 81/82 Rok akademicki 2016/2017, Wykład nr 5 82/82 Program w asemblerze Koniec wykładu nr 5.model SMALL.286.stack 100h.code start: jmp begin handler: pusha push ds pop ds popa iret begin: mov ax,0000h mov ds,ax mov di,0070h lea ax,handler cli mov [di],ax mov [di+2],cs sti mov ax,3100h mov dx,(offset begin - offset handler) inc dx int 21h end start Dziękuję za uwagę! (następny wykład: , Aula II)