Wykład 2 Budowa komputera W teorii i w praktyce
Generacje komputerów 0 oparte o przekaźniki i elementy mechaniczne (np. Z3), 1 budowane na lampach elektronowych (np. XYZ), 2 budowane na tranzystorach (np. Cray-1), 3 budowane na układach scalonych SSI i MSI (np. Odra 1305), 4 budowane na układach VLSI (np. PC), 5 projekty o niekonwencjonalnych rozwiązaniach, np. komputer optyczny.
Generacja 1
Generacja 2
Generacja 3
Generacja 4
KOMPUTER Schemat funkcjonalny Pamięć Wejście Jednostka centralna (procesor) Wyjście
wyjście wejście
Procesor - elementy zespół rejestrów do przechowywania danych i wyników (rejestry mogą być ogólnego przeznaczenia, lub mają specjalne przeznaczenie), jednostka arytmetyczna (arytmometr) do wykonywania operacji obliczeniowych na danych, układ sterujący przebiegiem wykonywania programu. Jedną z podstawowych cech procesora jest długość (liczba bitów) słowa, na którym wykonywane są podstawowe operacje obliczeniowe (8, 16, 32, 64).
Procesor - rozkazy kopiowanie danych: z pamięci do rejestru z rejestru do pamięci z pamięci do pamięci (niektóre procesory) działania arytmetyczne: dodawanie odejmowanie porównywanie dwóch liczb dodawanie i odejmowanie jedności zmiana znaku liczby
działania na bitach: iloczyn logiczny - AND suma logiczna - OR Procesor rozkazy cd. suma modulo 2 (różnica symetryczna) - XOR negacja - NOT przesunięcie bitów w lewo lub prawo skoki bezwarunkowe warunkowe
Pamięć ROM - tylko do odczytu, dane stałe, nie giną po wyłączeniu zasilania, np. BIOS RAM - do zapisu i odczytu, podstawowa pamięć komputera, obecnie 1 GB i więcej masowa - np. dyski, dyskietki, CD, DVD, taśmy - duże pojemności (do TB), ale wolniejszy dostęp niż RAM FLASH dane zapamiętane w "kondensatorach" wewnątrz struktury pamięci. Nie giną po wyłączeniu zasilania (nawet przez 10 lat i więcej). Można je zmieniać,kasować, zapisywać na nowo.
Pamięć rdzeniowa około 100 bitów cała pamięć komputera Odra to ok. 1 500 000 bitów
Pamięć półprzewodnikowa około 16 000 000 000 bitów
Urządzenia wejścia klawiatura Mysz Ekran dotykowy mikrofon joystick modem, karta sieciowa porty szeregowe, USB itd. Pamięci masowe
Urządzenia wyjścia monitor drukarka głośniki karta sieciowa, modem porty szeregowe, USB pamięci masowe
System operacyjny komputer bez programu jest martwy, wpisywanie procedur zarządzających sprzętem i pamięcią w każdym programie byłoby skomplikowane, programem odpowiadającym za zarządzanie urządzeniami komputera, pamięcią, dyskami i innymi programami jest system operacyjny.
Budowa systemu operacyjnego sprzęt użyszkodnicy jądro programy powłoka
Składniki systemu jądro - komunikuje się z komputerem przez sterowniki urządzeń i wykonuje kolejkowanie zadań, obsługę pamięci powłoka - stanowi interpreter poleceń systemu (komunikacja z użytkownikiem) programy - polecenia systemowe nie zawarte w jądrze, programy narzędziowe, programy użytkowe
Systemy operacyjne: jednozadaniowe (np. DOS) wielozadaniowe (np. UNIX) niewielozadaniowe ;-) (Windows)
System DOS na komputery IBM PC jednozadaniowy bez wielodostępu (tylko z klawiatury) system wyszedł z użycia
Systemy MS Windows na komputery IBM PC ciągle rozwijane (ale wymagają coraz silniejszych komputerów) interfejs graficzny ułatwia pracę systemy wielozadaniowe, ale bez wielodostępu chociaż... świadczą pewne usługi poprzez sieć
Systemy UNIX Na wszystkie typy komputerów, od prostych PC do superkomputerów systemy od początku wielodostępne i wielozadaniowe łatwe w konfiguracji (pliki tekstowe) przeznaczone głównie do pracy zdalnej jasno określone prawa użytkowników
Wielozadaniowość i wielodostęp jednozadaniowość - kolejne zadanie wykonywane po zakończeniu poprzedniego wielozadaniowość - wykonywanie wielu zadań w tym samym czasie. W rzeczywistości zadania są wykonywane kolejno w przydzielonych im przedziałach czasowych (chyba że jest kilka procesorów) wielodostęp - w tym samym czasie z jednego komputera korzysta wielu użytkowników