Wstęp do architektury komputerów

Podobne dokumenty
Architektura komputerów Historia systemów liczących

Jako pierwszych do liczenia używano palców.

Wykład pierwszy Rys historyczny rozwoju sprzętu komputerowego

Historia komputera. Architektura komputera Historia komputera. Historia komputera. Historia komputera. Historia komputera

Jak liczono dawniej? 1

Technika mikroprocesorowa

Architektura komputerów

Komputer historia i budowa. Technologia informatyczna WYKŁAD 1

Komputery. Komputery. Komputery PC i MAC Laptopy

Systemy operacyjne i sieci komputerowe Szymon Wilk Superkomputery 1

O informatyce i jej historii. R. Robert Gajewski omklnx.il.pw.edu.pl/~rgajewski

Technologie Informacyjne

Wstęp do Informatyki. dr inż. Paweł Pełczyński

Uniwersytet w Białymstoku Wydział Ekonomiczno-Informatyczny w Wilnie SYLLABUS na rok akademicki 2010/2011

Pracownia Komputerowa. Wyk ad I Magdalena Posiada a-zezula

algorytm przepis rozwiązania przedstawionego zadania komputer urządzenie, za pomocą którego wykonywane są algorytmy

Historia maszyn liczących

Budowa komputera Komputer computer computare

Jednostka centralna. dr hab. inż. Krzysztof Patan, prof. PWSZ

JAKIE IDEE WPŁYNĘŁY NAJSILNIEJ NA ROZWÓJ I EWOLUCJĘ INFORMATYKI?

Wykład I. Podstawowe pojęcia. Studia Podyplomowe INFORMATYKA Architektura komputerów

Przeszłość i przyszłość informatyki

Scenariusz lekcji. omówić dokonania w dziedzinie przetwarzania informacji do XIX wieku;

Budowa Mikrokomputera

Budowa komputera. Magistrala. Procesor Pamięć Układy I/O

Architektura komputera

Sprzęt komputerowy 2. Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer

Historia komputera. Narzędzia informatyki

LEKCJA TEMAT: Zasada działania komputera.

Architektura systemów komputerowych

Elementy historii INFORMATYKI

Historia komputera. Lubię to! - podręcznik

Technologie informacyjne - wykład 2 -

dr hab. Joanna Jędrzejowicz Podstawy informatyki i komputeryzacji Gdańska Wyższa Szkoła Humanistyczna

Architektura komputerów wer. 7

Sprzęt komputerowy 2. Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer

PRACA ZALICZENIOWA Z WORDA

Architektura Systemów Komputerowych. Paweł Pełczyński

Architektura komputera. Cezary Bolek. Uniwersytet Łódzki. Wydział Zarządzania. Katedra Informatyki. System komputerowy

Budowa komputera. Magistrala. Procesor Pamięć Układy I/O

Wstęp do informatyki. System komputerowy. Magistrala systemowa. Architektura komputera. Cezary Bolek

Architektura komputerów

Historia komputerów. Szkoła Podstawowa nr 8 im. Jana Wyżykowskiego w Lubinie

Podstawy Informatyki

Architektura komputerów wer. 3

Turing i jego maszyny

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

dr inż. Rafał Klaus Zajęcia finansowane z projektu "Rozwój i doskonalenie kształcenia i ich zastosowań w przemyśle" POKL

Podstawy Informatyki. Podstawy Informatyki. Warunki zaliczenia. Program wykładów. Metalurgia, I rok. Czym jest informatyka? Z czego się uczyć?

Budowa i zasada działania komputera. dr Artur Bartoszewski

HISTORIA KOMPUTERÓW 2015/16. Bartosz Klin.

Powrót do przeszłości i przyszłości

Budowa komputera. Lubię to! - podręcznik

Spis treúci. Księgarnia PWN: Krzysztof Wojtuszkiewicz - Urządzenia techniki komputerowej. Cz. 1. Przedmowa Wstęp... 11

Wprowadzenie do inżynierii przetwarzania informacji

Systemy operacyjne III

Historia informatyki

Maszyny liczace - rys historyczny

Krótka wycieczka do wnętrza komputera

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Układy logiczne układy cyfrowe

Magistrala systemowa (System Bus)

Logiczny model komputera i działanie procesora. Część 1.

Technologie informacyjne Wykład I-III

WPROWADZENIE Mikrosterownik mikrokontrolery

Opis. Brak. Liczba godzin zajęć dydaktycznych z podziałem na formy prowadzenia zajęć

dr inż. Jarosław Forenc

dr inż. Jarosław Forenc Dotyczy jednostek operacyjnych i ich połączeń stanowiących realizację specyfikacji typu architektury

Technologie Informacyjne Wykład 2

Wstęp do Informatyki dla bioinformatyków

Komputer IBM PC niezależnie od modelu składa się z: Jednostki centralnej czyli właściwego komputera Monitora Klawiatury

Przykładowe pytania DSP 1

Wstęp do współczesnej inżynierii EKS i komputery sterowane myślami. Andrzej Materka, listopad 2010

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Nie wiadomo kiedy liczydło rozpowszechnione przez Fenicjan mówi się często, że historia technologii informatycznych polega po prostu na komplikowaniu

Fascynujący świat komputerów

Podstawy Informatyki Organizacja prostego komputera dydaktycznego


Architektura Komputerów

Informatyka. Prowadzący: Dr inż. Sławomir Samolej D102 C, tel: , WWW: ssamolej.prz-rzeszow.

Wykład 2. Mikrokontrolery z rdzeniami ARM

3.Przeglądarchitektur

Pytania do egzaminu część historyczna [Na podstawie:

Wprowadzenie. Dariusz Wawrzyniak. Miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego w oprogramowaniu komputera

Wprowadzenie. Dariusz Wawrzyniak. Miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego w oprogramowaniu komputera

Wstęp do informatyki. Architektura co to jest? Architektura Model komputera. Od układów logicznych do CPU. Automat skończony. Maszyny Turinga (1936)

Procesory. Schemat budowy procesora

Systemy operacyjne. Wprowadzenie. Wykład prowadzą: Jerzy Brzeziński Dariusz Wawrzyniak

Podstawy Informatyki Systemy sterowane przepływem argumentów

LEKCJA TEMAT: Współczesne procesory.

Algorytm. Krótka historia algorytmów

Dydaktyka Informatyki budowa i zasady działania komputera

Architektura komputera. Dane i rozkazy przechowywane są w tej samej pamięci umożliwiającej zapis i odczyt

Wyklad 1 Pojęcie architektury komputerów, modelu architekturalnego, modelu obliczeniowego, podstawowe modele obliczeniowe systemów komputerowych

3.Przeglądarchitektur

Magistrala. Magistrala (ang. Bus) służy do przekazywania danych, adresów czy instrukcji sterujących w różne miejsca systemu komputerowego.

Architektura komputerów

Układ sterowania, magistrale i organizacja pamięci. Dariusz Chaberski

Transkrypt:

Wstęp do architektury komputerów Podręczniki: Willians Stallings: Organizacja i architektura systemu komputerowego, WNT Notatki z wykładu: http://zefir.if.uj.edu.pl/planeta/wyklad_architektura.htm Egzamin: testowy + ustny (w celu zmiany oceny) Ćwiczenia: układy logiczne arytmetyka binarna projekt własny 1

Mechaniczny kalkulator Leonarda da Vinci (1500) 2

W roku 1642, we Francji, Blaise Pascal skonstruował mechaniczną maszynę do dodawania, którą nazwano Pascaline 3

W 1673 roku, wybitny niemiecki filozof, polityk i matematyk, Gottfried Wilhelm von Leibnitz, skonstruował maszynę arytmetyczną. Chociaż zdobyła ona znaczny rozgłos, jej twórca nie zdołał znaleźć nikogo chętnego do jej budowy. W roku 1694 stworzył kalkulator, który mógł wykonywać operacje dodawania, odejmowania, mnożenia, dzielenia, a także pierwiastkowania. 4

Rok 1822 Osobą, która była najbliższa wynalezienia "prawdziwego komputera" był angielski matematyk i wynalazca, Charles Babbage. Pracujący dla Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego. Maszyna Analityczna, gdyby została zbudowana, byłaby pierwszym programowalnym komputerem. Zasada jej działania była podobna do współczesnych komputerów cyfrowych z programowym sterowaniem przebiegu obliczeń. Instrukcje miały być zapisywane na kartach dziurkowanych, obliczenia wykonywane przy użyciu pamięci operacyjnej, a rozwiązania drukowane. Z uwagi na ówczesny poziom techniki, pełna realizacja tego genialnego projektu nie była możliwa. 5

Rok 1890 W USA, według konstytucji, co 10 lat wykonywany ma być spis powszechny ludności. Ponieważ populacja kraju była coraz większa, spodziewano się, że ten planowany na rok 1890, nie zostanie skończony w ciągu dekady. Rząd Stanów Zjednoczonych postanowił znaleźć sposób na przyspieszenie całego procesu. Zorganizowano konkurs na urządzenie, które tego dokona. Wygrał go Herman Hollerith ze swoją maszyną tabulacyjną. Służyła ona do wprowadzania, sortowania i podliczania danych i wykorzystywała do tego celu dziurkowane karty. Dzięki urządzeniu wyniki spisu udało się opracować w ciągu niecałych 3 lat. Hollerith dzięki swojemu wynalazkowi stał się sławny i bogaty, założył w roku 1896 firmę Tabulating Machine Company, która po połączeniu z kilkoma innymi stworzyła International Business Machines, czyli po prostu IBM. 6

W roku 1933 Konrad Zuse zbudował komputer Z1, oparty na 2600 przekaźnikach. Korzystał z systemu binarnego. Rok 1938 - Wiliam Hewlett i David Packard zakładają firmę HP w garażu w Palo Alto w Kalifornii. 7

ENIAC 1946 30 ton 70 000 oporników 10 000 kondensatorów 6 000 przełączników 18 000 lamp el. 100 000 operacji/s 8

Colossus seria programowalnych maszyn cyfrowych oparta na teoretycznych podstawach prac Alana Turinga. projektem Colossus kierowali Max Newman i Tommy Flowers, uczestniczył w nim również Alan Turing. Colossus uznany jest za pierwszy sprawnie działający komputer. Został zbudowany w 1941 roku w brytyjskim ośrodku kryptograficznym Bletchley Park (80 kilometrów na północ od Londynu) i przeznaczony był do zastosowań wojskowych. Służył do rozpracowania sposobu działania niemieckiej Maszyny Lorenza i łamania jej szyfrów. zdaniem specjalistów, kod był o wiele trudniejszy do rozszyfrowania niż kod słynnej Enigmy Maszyna szyfrująca Lorenza

Colossus Informacja o wybudowaniu tego komputera ujrzała światło dzienne dopiero w 1976 roku, co wywołało konflikt pomiędzy Wielką Brytanią a Stanami Zjednoczonymi o pierwszeństwo w wybudowaniu w pełni sprawnie działającego komputera. Konflikt zakończył się wyrokiem sądu potwierdzającym pierwszeństwo komputera wybudowanego w Wielkiej Brytanii. Maszyna składała się z 1500 lamp elektronowych, a w tamtych czasach stosowane w radioodbiornikach lampy niezwykle często przepalały się. Było to jednak spowodowane częstym włączaniem i wyłączaniem urządzeń. Problem ten udało się dosyć łatwo rozwiązać. Od momentu włączenia w grudniu 1943 roku Colossus nie był po prostu wyłączany aż do końca wojny. Przed jej zakończeniem skonstruowano w sumie 10 takich maszyn. Pozwoliło to na skrócenie rozszyfrowywania wiadomości z kilku tygodni do zaledwie kilku godzin.

Colossus Zrekonstruowany komputer, 2006

EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer ) 1945 1952 Zgodnie z koncepcją Neumanna posiadał pamięć mogącą przechowywać zarówno dane jak i program obliczeń. Kluczowym elementem architektury komputera von Neumanna była centralna jednostka przetwarzająca (Central Processing Unit) CPU. UNIVAC I (Universal Automatic Computer) 1948 1951 Stał się pierwszym dostępnym w sprzedaży komputerem Jednym z pierwszych osiągnięć UNIVAC'a było przewidzenie zwycięstwa Dwight'a D. Eisenhower'a w wyborach prezydenckich w 1952 r. 2.25 MHz, 5400 lamp, dzielenie 6x szybciej od ENIACa

1945-48 Pierwszy tranzystor Bell Laboratories

Odra 1305 to polski komputer trzeciej generacji serii Odra, produkowany seryjnie od 1973 r. w Zakładach Elektronicznych Elwro we Wrocławiu. Prototyp powstał w 1971 r.

Rok 1971 Pierwszy procesor czterobitowy Intel 4004 (108kHz) 2300 tranzystorów 60 000 operacji / s 15

Generacje komputerów Generacja Lata Technologia Liczba operacji na sekundę 1 1946-1957 Lampa próżniowa 40 000 2 1958-1964 Tranzystor 200 000 3 1965-1971 Mała i średnia skala integracji 4 1972-1977 Wielka skala integracji 5 1977- Bardzo wielka skala integracji 1 000 000 10 000 000 100 000 000 16

Prawo Moore a 17

Prawo Moore a 18

Prawo Kryder a Wzrost pojemności dysków 19

Koszt jednego pixela w kamerze cyfrowej 20

Architektura i organizacja komputera Atrybuty architektury: lista rozkazów,... Atrybuty organizacji: rozwiązania sprzętowe niewidzialne dla programisty, np.: rozkaz mnożenia wykonywany przez specjalną jednostkę mnożącą lub przez wielokrotne wykorzystanie jednostki sumującej systemu. 21

Funkcje realizowane przez komputer przetwarzanie danych przechowywanie danych przenoszenie danych sterowanie 22

Obraz funkcjonalny komputera Środowisko użytkownika urządzenia do przemieszczania danych urządzenia sterujące urządzenia do przechowywania danych urządzenia do przetwarzania danych 23

Struktura komputera komputer jednostka centralna CPU połączenia systemowe pamięć główna wejściewyjście 24

Struktura komputera Wejście-wyjście przenoszą dane pomiędzy komputerem a jego otoczeniem Połączenia systemowe zapewniają łączność pomiędzy procesorem, pamięcią główną a układami wejście-wyjście Jednostka centralna (CPU) steruje działaniem komputera i realizuje funkcje przetwarzania danych Pamięć główna przechowuje dane wejściowe obliczeń i wyniki obliczeń 25

Struktura jednostki centralnej Jednostka sterująca ALU CPU Połączenia wewnętrzne Rejestry 26

Struktura jednostki centralnej Jednostka sterująca steruje działaniem procesora i całym komputerem Jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU) realizuje funkcje przetwarzania danych przez komputer Rejestry służą do przechowywania danych w procesorze Połączenia wewnętrzne zapewniają łączność pomiędzy jednostką sterująca, ALU i rejestrami 27

Struktura jednostki sterującej Jednostka sterująca Układy logiczne Rejestry i dekodery jednostki sterującej Pamięć sterująca 28

Maszyna von Neumanna Pamięć główna ALU Programowa jednostka sterująca Wejście - wyjście Pamięc główna służy do przechowywania zarówno danych jak i rozkazów programów Jednostka sterująca pobiera rozkazy z pamięci i powoduje ich wykonanie Struktura komputera IAS zaprojektowanego i wykonanego w Princeton Institute for Advanced Studies Pracą urządzeń wejściewyjście kieruje jednostka sterująca 29

Struktura magistralowa komputera Sterownik konsoli CPU Pamięć Moduł We-wy Moduł We-wy Magistrala Po raz pierwszy zastosowano w komputerach PDP-8 firmy DEC. Magistrala Omnibus składała się 96 oddzielnych ścieżek używanych do przenoszenia sygnałów sterowania, adresu i danych. Wykorzystywanie tej wspólnej magistrali było sterowane przez procesor. 30

Podstawowe elementy komputera Bramka Wyjście Komórka pamięci Wyjście Wejścia Funkcja logiczna Boole a Wejście 0 lub 1 Odczyt Sygnał wzbudzenia Zapis 31

Układy realizujące funkcje komputera przetwarzanie danych - bramki przechowywanie danych - komórki pamięci przenoszenie danych - ścieżki pomiędzy podzespołami sterowanie - ścieżki pomiędzy podzespołami 32