1

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Lekcja

16

TEMAT:

Ogólne informacje o budowie
komputera.

Procesor.

2

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Komputer wg koncepcji Johna von

Neumanna

(VNA)

W komputerze J. von Neumanna można wyróżnić trzy główne

elementy:

1. mikroprocesor - zwany także jednostką centralą i

oznaczany często anglojęzycznym skrótem

CPU

2. pamięć operacyjna - przechowuje zarówno kod programu

do
wykonania przez CPU, a także dane przez niego
przetwarzane

3. układy wejścia/wyjścia - pozwalają na wymianę danych

między
systemem mikroprocesorowym a światem zewnętrznym.

3

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

4

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Cechą szczególną architektury Neumanna

jest to, że pamięć operacyjna przechowuje

zarówno

program jak i dane

!!

Można się też spotkać z architekturą tzw. harwardzką, gdzie
pamięci programu i danych są rozdzielone i mają swoje własne
szyny danych. Takie systemy są jednak spotykane rzadko, raczej
w przemyśle niż w klasycznych zastosowaniach.

5

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Procesor (ang. processor)

- urządzenie

cyfrowe sekwencyjne potrafiące pobierać dane
z pamięci, interpretować je i wykonywać jako
rozkazy. Wykonuje on bardzo szybko ciąg
prostych operacji (rozkazów) wybranych ze
zbioru operacji podstawowych określonych
zazwyczaj przez producenta procesora jako
lista rozkazów procesora.

6

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Typy procesorów:

RISC

(Reduced Instruction Set Computer)-1-5 instruction /

cycle.

CISC

(Complex Instruction Set Computer)- 2-10 cycle /

instruction

7

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Procesor:

CPU

(Central

Processing Unit)

8

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Elementy procesora:

1. Zespół rejestrów służący do przechowywania

danych i wyników. Rejestry mogą być:

a)

ogólnego przeznaczenia (jeżeli są 32 bitowe

to mówimy, że procesor jest 32 bitowy np.
80x86, jeżeli 64 bitowe to mówimy, że procesor
jest 64 bitowy np. AMD x86-64)

b)

specjalnego przeznaczenia

2. Jednostka arytmetyczno-logiczna (arytmometr)

do wykonywania operacji obliczeniowych na
danych

3. Układ sterujący przebiegiem wykonywania

programu.

9

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Pamięć cache: (

L1, L2 cache

)

L1

- w procesorze, do 512 KB

L2

- zwykle pamięć statyczna SDRAM o krótkim czasie

dostępu, zwykle 32-1024 KB, niektóre mikroprocesory
(np. Xenon) do 4 MB, czasami wbudowana w procesor
(np. P4 ma 256 lub 512 KB).

10

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Niektóre rozkazy procesora:

1. Kopiowanie danych z pamięci do rejestru i z rejestru do

pamięci

2. Działania arytmetyczne: dodawanie, odejmowanie,

porównywanie dwóch liczb,
zmiana znaku liczby

3. Działania na bitach:

iloczyn logiczny – AND, suma logiczna – OR, negacja –

NOT,
przesunięcie bitów w lewo lub prawo

11

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Procesor pobiera dane rozmieszczone w pamięci
co osiem bitów (1 bajt).

Bajt jest najmniejszym obiektem, jakiemu można
nadać adres

!!

Z tego powodu nawet małe obiekty zajmują jeden
bajt niezależnie z ilu bitów się składają.

12

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Komunikacja procesora z urządzeniami
zewnętrznymi

13

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Przerwania:

Zgłoszenie przerwania powoduje przerwanie przez
mikroprocesor wykonywania programu głównego po
zakończeniu realizacji bieżącej instrukcji i zapamiętanie
informacji potrzebnej do późniejszego powrotu do programu
głównego i jego kontynuowania.

Następnie mikroprocesor przechodzi do wykonania
specjalnego programu zwanego programem obsługi
przerwania. Program ten powinien zrealizować wymianę
informacji z układem wejścia/wyjścia, który zgłosił
gotowość. Po zakończeniu wymiany, czyli po zakończeniu 
programu obsługi przerwania, mikroprocesor kontynuuje
przerwany program główny.

Kontroluje to

sterownik przerwań.

14

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

15

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Pełny zestaw standardowych przyporządkowań przerwań
sprzętowych urządzeniom znajdującym się na kartach
rozszerzających bądź płycie głównej przedstawia poniższa
tabela.

16

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Uwaga:

Sygnały przerwań o numerach

0,1,8

i

13

nie są

wyprowadzone na gniazda magistrali
rozszerzającej.

Odpowiadające im urządzenia znajdują się
standardowo  na płycie głównej.

17

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

DMA:

18

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Przebieg operacji nadzoruje sterownik DMA, co oznacza,
że generuje on wszystkie sygnały sterujące i adresy
potrzebne do realizacji wymiany.

W tym celu sterownik DMA przejmuje na czas
wymiany informacji kontrolę nad magistralami,
stając się zarządcą magistrali !!

19

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Operacja DMA, podobnie jak przerwanie,
inicjowania jest na żądanie układu
wejścia/wyjścia. Żądanie to jest zgłaszane do
sterownika DMA sygnałem o nazwie

DRQ n

(gdzie n jest numerem kanału DMA).

Inicjacja jest realizowana przez
mikroprocesor, gdyż kieruje on pracą całego
systemu.

20

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Operację

DMA

możemy realizować w jednym z trzech

trybów:

1. transmisja pojedynczymi słowami (tylko w jednym
cyklu)
2. transmisja blokowa (cały blok danych)
3. transmisja na żądanie (trwa dopóki jest aktywny
DRQ n)

Zakończenie operacji DMA sygnalizowane jest przez
sterownik DMA. Procesor uzyskuje kontrolę na
magistralami.

21

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Powtórzenie wiadomości:

1. Model komputera (VNA)
2. Budowa procesora
3. Przerwania

22

Systemy operacyjne i sieci komputerowe

mgr Mirosław Brozio

Praca domowa:

Zadanie 1
Referat dotyczący budowy procesora pentium