ARCHITEKTURA
FUNKCJONALNA
KOMPUTERA
Schemat budowy komputera
ALU Rejestry CU
RAM ROM
Pamięć operacyjna
¨ð inaczej pamięć główna komputera. Jest to
pamięć adresowana i dostępna bezpośrednio
przez procesor, jest pamięcią elektroniczną,
¨ð pamięć operacyjna sÅ‚uży do przechowywania
programu (programów) i danych.
Pamięć operacyjna
Pamięć główna dzieli się na dwie funkcjonalne
części:
¨ð RAM (Random Acces Memory),
¨ð 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),
" inicjalizacjÄ™ 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
urzÄ…dzeniami,
Przesyłanie danych
" magistrala adresowa, której zadaniem jest
wskazanie adresu komórki pamięci lub portu I/O
w celu wykonania póz
niejszej 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
pracujÄ…cy 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 dz
więkowej;
Wydajność komputera
" parametry monitora (przekÄ…tna 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 dz
więkowa,
" 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 zarzÄ…dzaniu. 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 zarzÄ…dzaniu. 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-przekaz
nikowe 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 produkujÄ…cych 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
siÄ™ 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
urzÄ…dzenia audiowizualne. Stacje robocze dzielimy
na bezdyskowe oraz dyskowe. W bezdyskowych
stacjach roboczych oprogramowanie znajduje siÄ™
na serwerze, a lokalnie zapisywane sÄ… 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, pracujÄ…cy
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, bazÄ™ 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.