ARCHITEKTURA
FUNKCJONALNA
KOMPUTERA

Schemat budowy komputera

ALU

Rejestry

CU

RAM

ROM

Pamięć operacyjna



inaczej pamięć główna komputera. Jest to
pamięć adresowana i dostępna bezpośrednio
przez procesor, jest pamięcią elektroniczną,



pamięć operacyjna służy do przechowywania
programu (programów) i danych.

Pamięć operacyjna

Pamięć główna dzieli się na dwie funkcjonalne

części:



RAM (Random Acces Memory),



ROM (Read Only Memory).

Pamięć ROM

W pamięci ROM są zapisane na stałe, przez

producenta sprzętu, programy sterujące pracą

komputera bezpośrednio po jego uruchomieniu

Przyjmuje się, że zawartość ROM nie może być

modyfikowana przez użytkownika i jej zawartość

nie zostaje skasowana po wyłączeniu komputera.

Obecnie wykorzystuje się rozwiązana dzięki, którym można samodzielnie

aktualizować oprogramowanie:

Pamięć typu PROM (ROM programowalny przez użytkownika)

i EPROM (pamięć reprogramowalna pozwalająca na zmiany zawartości).

BIOS - Basic I/O System

Programy przechowywane w pamięci stałej ROM,

określane wspólną nazwą

BIOS

(ang. Basic Input Output

System) wykonują następujące zadania:

• przeprowadzenie po uruchomieniu komputera testów
podstawowych układów i urządzeń POST (ang. Power-On
Self Test),
• inicjalizację pracy systemu komputerowego poprzez
ustawienie poszczególnych podzespołów w odpowiednich
trybach i zainicjalizowanie struktur systemowych,
• zapewnienie podstawowych procedur obsługi
standardowych urządzeń systemu komputerowego (np.
napędy dysków twardych, porty, klawiatura, ekran).

Przesyłanie danych

Elementy konfiguracji komputera (np. karty, stacje

dysków, urządzenia peryferyjne) komunikują się

ze sobą za pomocą wspólnej

magistrali

systemowej

,

w skład której wchodzą:

•

magistrala danych, której zadaniem jest przesyłanie

danych, wyników oraz kodów instrukcji; zapewnia
procesorowi dwustronną komunikację z pozostałymi
urządzeniami,

Przesyłanie danych

• magistrala adresowa, której zadaniem jest
wskazanie adresu komórki pamięci lub portu I/O
w celu wykonania późniejszej operacji odczytu lub
zapisu na wybranym obiekcie,

Przesyłanie danych

• magistrala sterująca, której zadaniem jest
przesyłanie sygnałów sterujących i koordynujących
pracę pozostałych elementów systemu. Procesor
może wysyłać informacje do poszczególnych
układów, jak również otrzymywać informacje o
stanie tych układów.

Metody pracy komputerów

• Przetwarzanie:

- interakcyjne,

- wsadowe.

• Wieloprogramowość

• Wielozadaniowość

• Wielodostęp

• Wieloprzetwarzanie

Przetwarzanie

Komunikacja użytkownika z komputerem może

odbywać się na dwa uzupełniające się sposoby:

•

w trybie interakcyjnym

(pierwszoplanowym,

konwersacyjnym), umożliwia ciągłą wymianę
informacji pomiędzy człowiekiem i komputerem w
postaci krótkich działań wymagających szybkich
odpowiedzi. Do wykonywania dzilań w tym trybie
konieczne jest:

• bezpośredniość (on-line),
• natychmiastowość (realtime),

Przetwarzanie

•

w trybie wsadowym

(drugoplanowym), program

pracujący w tym trybie wykonuje swoje polecenia
sekwencyjnie i nie wymaga kontroli ze strony
użytkownika.

Wielo...

•

Wieloprogramowość

–

współbieżne

wykonywanie

wielu niezależnych programów na jednym procesorze.

•

Wielozadaniowość

– jest to podział czasu dzięki

któremu możliwe jest osiągnięcie wieloprogramowości.
Ideą podziału czasu jest równomierne i częste
przydzielanie

dostępu

do

procesora

wszystkich

procesów. Każdy z wykonywanych procesów ma
przydzielony

kwant

czasu

w

procesorze,

po

przekroczeniu

którego

zostaje

wywłaszczony

a

wykonywany

jest

inny

proces

do

czasu

jego

wywłaszczenia.

Wielo...

•

Wielozadaniowość bez wywłaszczenia

– w starszych

systemach, nie było możliwości przerywaania pracy procesu
przez procesor. Wielozadaniowość realizowana była przez
aplikacje, które przydzielały swoim procesom odpowiednie
kwanty czasu procesora. Dopóki zadanie nie wyczerpało
swojego czasu, system nie mógł reagować.

•

Wielodostęp

– możliwość korzystania z usług systemu

komputerowego przez wielu użytkowników równocześnie.
Wymaga istnienia jednostki centralnej o dużej mocy
obliczeniowej i terminali. Realizowany jest poprzez podział
zasobów, w tym podział czasu.

Wielo...

•

Wieloprzetwarzanie

– (wieloprocesowość,

wielomaszynowość, systemy rozproszone)
dalsze rozszerzenie wielozadaniowości
polegające na użyciu większej ilości
procesorów lub jednostek centralnych.

Wydajność komputera

Czynniki mające decydujący wpływ na
wydajność komputera:

• szybkość procesora określana w częstotliwości
taktowania (obecnie rzędu 2.33GHz i więcej);

• długość słowa (rozkazu) procesora (obecnie 32 bity dla
magistrali adresowej i 64 bity dla magistrali danych);

• wielkość pamięci CACHE procesora
(obecnie rzędu 2MB i więcej);

• częstotliwości taktowania magistrali na płycie głównej;

Wydajność komputera

• wielkość pamięci operacyjnej RAM (2GB i więcej);
• częstotliwość pracy pamięci operacyjnej (800MHz i
więcej);

• parametry kontrolera grafiki: wielkość pamięci
(powyżej 512 MB), częstotliwość pracy, typ procesora,
ilość i rodzaj wejść i wyjść);

• typ i szybkość pracy kontrolera dysku twardego (HDD);
• wielkość HDD (obecnie rzędu 250MB i więcej);
• parametry karty dźwiękowej;

Wydajność komputera

• parametry monitora (przekątna w calach,
wielkość plamki, częstotliwość odświeżania,
rozdzielczość);

• szybkość i niezawodność pracy urządzeń typu
CD, CD-RW, DVD;

• jakość i ilość portów USB.

Wymagania systemowe

Windows Vista Home Basic

• 32-bitowy lub 64-bitowy procesor
o szybkości 1 GHz,
• 512 MB pamięci systemowej (RAM),
• dysk twardy o pojemności 20 GB oraz 15 GB
wolnego miejsca,
• obsługa grafiki DirectX 9 i 32 MB pamięci na
karcie graficznej,
• stacja dysków DVD-ROM,
• karta dźwiękowa,
• dostęp do Internetu.

Historia komputerów
Generacje komputerów

Charles Babbage

Ada Augusta Lovelace

Alan Turning

John von Neumann

• Architektura klasycznego komputera (wg von

Neumana) opiera się na założeniach:

* program wykonywany przez procesor wraz z danymi jest

umieszczony w pamięci;

Informatyka w zarządzaniu. Red. C.M. Olszak, H. Sroka (2003). Wydawnictwo AE, Katowice.

Historia komputerów
Generacje komputerów

* kolejność wykonywanych rozkazów zależy od ich

umieszczenia w programie (w kolejnych komórkach

pamięci), a zmiana tej zasady może być wykonana

tylko:

- przez program (rozkaz skoku);
- przez system operacyjny np. wykrycie błędu;
- przez operatora np. reset

* procesor odczytuje kolejne rozkazy z pamięci

wysyłając odpowiednie adresy

Informatyka w zarządzaniu. Red. C.M. Olszak, H. Sroka (2003). Wydawnictwo AE, Katowice.

Typy komputerów

Klasyfikacje komputerów w zależności od

stosowanych technologii na tzw. generacje,

czyli epoki technologiczne:

I generacja – komputery lampowo-przekaźnikowe z

końca lat 40. XX w.;

II generacja – komputery tranzystorowo-lampowe z

przełomu lat 1950-1960, wyposażone w pamięć
rdzeniową oraz taśmy i bębny magnetyczne;

III generacja – komputery produkowane w latach 1960-

1970 z układów o małym i średnim stopniu
scalenia;

Typy komputerów

IV generacja – komputery produkowane od lat 70.

XX w. z układów LSI i VLSI (układy dużej i bardzo
dużej skali integracji) – mikrokomputery.

V generacja – komputery projektowane i budowane

współcześnie w ośrodkach badawczo-rozwojowych,
o eksperymentalnych architekturach, np.
neurokomputery.

Typy komputerów

Typy komputerów

Superkomputery

(ang. supercomputer), komputery o

największych w danym okresie mocach
obliczeniowych, mogące wykonywać biliony
operacji na sekundę, wyposażone w pamięci
operacyjne rzędu terabajtów. Wykorzystywane są
one do zadań wymagających ogromnych ilości
obliczeń np. do symulowania zjawisk pogodowych
Do nielicznych firm produkujących komputery takiej
klasy należą Cray Research, Silicon Graphics, IBM.

Typy komputerów

Mainframe

, komputery o większych możliwościach

obliczeniowych od mikrokomputerów, pozwalające
na pracę kilkudziesięciu aplikacji równocześnie.
Przeznaczone są zwykle do pracy w roli serwerów
obsługujących równocześnie tysiące stacji
roboczych.

W odróżnieniu od superkomputera Mainframe nie

posiada dużej mocy obliczeniowej, a specjalizuje
się w wydajnych operacjach I/O i bardzo wysokimi
współczynnikami wielozadaniowości.

Typy komputerów

Stacja robocza

(ang. workstation), komputer

pracujący zwykle w sieci o możliwościach większych
niż komputer osobisty, przygotowany do pracy 24
godziny na dobę. Dobrze wyposażony w
urządzenia audiowizualne. Stacje robocze dzielimy
na bezdyskowe oraz dyskowe. W bezdyskowych
stacjach roboczych oprogramowanie znajduje się
na serwerze, a lokalnie zapisywane są tylko
procedury startowe komputera. W dyskowych
stacjach roboczych system operacyjny oraz część
aplikacji zapisywana jest na dysku lokalnym.

Typy komputerów

Mikrokomputer

komputer o niewielkich rozmiarach, z

pojedynczym mikroprocesorem, pracujący
oddzielnie lub jako jeden z elementów złożonego
układu, np. komputer osobisty, laptop.

PC

(ang. Personal Computer), komputer osobisty,

rodzaj mikrokomputera przy którym może
pracować jeden użytkownik.
W węższym znaczeniu PC oznacza komputery
standardu IBM-PC, w szerszym do komputerów
osobistych zaliczamy także np. komputery produkcji
Apple (Macintosh, Mac).

Typy komputerów

Notebook, laptop

, komputer przenośny o

parametrach technicznych zbliżonych do
komputerów stacjonarnych. Wyposażony jest
w monitor ciekłokrystaliczny oraz baterie.

Wyróżnia się obecnie różne rodzaje laptopów:

• desktop replacement computer,
• subnotebook lub ultraportabl,
• netbook,
• rugged.

Typy komputerów

Palmtop (PDA)

, komputer o niewielkich wymiarach (rzędu

kilku, kilkunastu centymetrów). Palmtopy są
komputerami programowalnymi - można w nich
instalować oprogramowanie (arkusz kalkulacyjny,
edytor tekstu, bazę danych, terminarz). Nie posiada
urządzeń zawierających mechaniczne części ruchome
typu napęd FDD, HDD, napęd CD itp. Obsługiwane się
między innymi rysikiem, gdyż wyposażone są w ekran
dotykowy.