Podstawy działania komputera.

Budowa logiczna komputera

Wykład 5

Technologia Informacyjna

mgr Anna Bombińska-Sołtys

e-mail:[e-mail]

http://annasoltys.vot.pl/wyklady/

Co się dzieje po włączeniu komputera

Po wciśnięciu przycisku zasilania komputera (Power supply)

zostaje wysyłany sygnał do zasilacza ATX, który przekształca prąd
zmienny (AC) na prąd stały (DC). Dzięki temu komputer i jego
komponenty otrzymują odpowiednie do ich zasilania napięcia.

Najpierw uruchamia się, zapisany na stałe w pamięci płyty

głównej

program

kontrolujący

sprawność

poszczególnych

elementów systemu – test wewnętrzny POST (power-on self
test).

Co się dzieje po włączeniu komputera

Jeżeli w trakcie tego testu zostanie wykryty błąd, możliwe są

trzy wyjścia, zależne od potencjalnych konsekwencji wystąpienia
błędu, a więc i od tego, które urządzenia już działają:

- zostaje zgłoszony błąd BIOS-u, na przykład Cache Memory

Bad

(błąd pamięci cache) albo Parity Error (błąd parzystości

pamięci, niemożliwy do zlokalizowania błąd pamięci).

- zostaje

wyemitowany kod

dźwiękowy

czyli sygnał

informujący za pomocą określonej sekwencji dźwięków o
charakterze błędu.

- pojawiają się kody POST w razie problemów w trakcie

przeprowadzania testów zainstalowanych urządzeń wysyłane
na ustalony adres wejścia-wyjścia. Aby wyświetlić te kody
potrzebna jest specjalna karta rozszerzeń.

Komunikaty o błędach

( Beep Code)

Zakładając, że do płyty głównej podawane są prawidłowe napięcia

zasilające, a głośniczek jest sprawny i podłączony do właściwego
złącza, informacje o występujących błędach mogą być przekazywane
za pomocą sygnałów dźwiękowych. Kody dźwiękowe (Beep Code)
jak i kody POST są zależne od producenta BIOSu (Award, Ami,
Phoenix)

Przykładowe kody dźwiękowe BIOS-u Award

- jeden krótki dźwięk - stan normalny, brak błędów

- dźwięk ciągły - uszkodzenie zasilacza

- jeden długi dźwięk – błąd pamięci

- jeden długi i jeden krótki dźwięk - błąd płyty głównej lub

karty rozszerzeń

- jeden długi i dwa krótkie dźwięki – błąd karty graficznej

- trzy długie dźwięki – błąd klawiatury

Co się dzieje po włączeniu komputera

Przy prawidłowo przebiegającym teście wewnętrznym POST:

- Wyświetlony zostaje na ekranie komunikat pochodzący

od karty grafiki.

- Następnie sprawdzany jest procesor, pamięć RAM, dyski i

ewentualnie reszta podłączonych do płyty głównej
elementów.

- Na dole ekranu w pierwszym oknie POST wyświetlana jest

informacja o klawiszu uruchamiającym BIOS (Delete, F2).

- W

drugim oknie POST

wyświetlone są informacje

o urządzeniach i kartach podłączonych do komputera.

Co się dzieje po włączeniu komputera

Co się dzieje po włączeniu komputera

Po rozpoznaniu urządzeń następuje zainicjowanie procedury

rozruchowej. Kolejne urządzenia (1 st, 2nd .....boot device)
przeszukiwane są pod kątem występowania plików systemowych
(io.sys, msdos.sys, command.com, config.sys, autoexec.bat ). Po
znalezieniu tych plików następuje zainicjowanie systemu
operacyjnego WINDOWS.

W

menu

boot sequence

zazwyczaj istnieje możliwość

konfiguracji kolejności przeszukiwania urządzeń: FDD, CD-ROM,
HDD. Obecnie system można również uruchomić z urządzeń
przenośnych przez port USB np. Pen Drive, USB CD, USB HDD jaki
i z kart pamięci np. Compact Flash czy sieci LAN.

BIOS

Struktura logiczna komputera

Klasyczny komputer o architekturze podanej przez von

Neumana składa się z trzech podstawowych bloków:

- procesora

- pamięci operacyjnej

- urządzeń wejścia/wyjścia

W pamięci przechowywane są przetwarzane dane oraz

program dla procesora. Urządzenia wejścia/wyjścia
umożliwią wymianę informacji pomiędzy komputerem a
użytkownikiem. Procesor umożliwia przetwarzanie danych.

Struktura logiczna komputera

Osoba posługująca się komputerem (operator) ma bezpośredni

dostęp tylko do urządzeń we/wy. Korzystając z urządzeń
wejściowych operator może zapisać do pamięci komputera
program oraz dane potrzebne do jego wykonania.

Po załadowaniu programu do pamięci komputera może on

zostać w dowolnej chwili wywołany przez operatora. W tym celu
musi on wydać polecenie rozpoczęcia wykonywania programu
przez wymuszenie odczytania pierwszego polecenia.

W czasie wykonywania programu procesor odczytuje kolejne

rozkazy, które następnie musi rozpoznać. Po zdekodowaniu
rozkazu, w zależności od treści tego rozkazu, procesor podejmuje
odpowiednią akcję. Akcja ta polega na wykonaniu odpowiedniej
operacji. Między innymi, z treści rozkazu, może wynikać
konieczność odczytania argumentów dla niego.

Struktura logiczna komputera

Jeżeli argument znajduje się:

w pamięci, to dalsza akcja polega na odczytaniu adresu tego

argumentu.

w rejestrach procesora to wówczas rozkaz musi wskazywać

adres

odpowiedniego rejestru. Po skompletowaniu całej

instrukcji procesor wykonuje ją, a dalej pobiera następny rozkaz i
cała akcja się powtarza.

w kodzie programu, to odczytane będzie następne słowo(a) z

kodu programu stanowiące ten adres.

Fizyczna reprezentacja informacji w

komputerze

Komputer

jest urządzeniem elektronicznym, więc wszelkie

informacje, jakie do niego docierają reprezentowane są przez
sygnały elektryczne. Wszystkie dzisiejsze komputery rozróżniają
jedynie dwa stany elektryczne:

- 1 – gdy sygnał elektryczny dochodzi do komputera o wartości

od 2V do 5V,

- 0 – gdy sygnału brak lub napięcie jest bardzo niskie od 0V do

0,8 V

Logiczna reprezentacja informacji w

komputerze

To zdecydowało o wyborze przedstawiania danych w komputerze za

pomocą dwóch wyróżnionych stanów logicznych określanych
mianem bitu.

- 0 - fałsz/nie

- 1 - prawda/tak

Z tego względu obliczenia wykonywane przez procesor opierają się

na binarnym (dwójkowym) systemie liczbowym.

BIT

BIT - (w ang. kawałek, skrót od binary digit, czyli cyfra dwójkowa) – najmniejsza
ilość informacji potrzebna do określenia, który z dwóch równie prawdopodobnych
stanów przyjął układ. Bit przyjmuje jedną z dwóch wartości, które zwykle określa się
jako 0 (zero) i 1 (jeden), choć można przyjąć dowolną inną parę wartości, np.
prawda i fałsz, tak lub nie czy -1 i +1.Oznaczenie tej jednostki to mała litera b.

Szybkość transmisji danych i przepustowość kanału transmisji mierzy się w bitach
na sekundę (bps, b/s, bit/s), kilobitach na sekundę (kb/s), megabitach na
sekundę (Mb/s) czy w gigabitach na sekundę (Gb/s).

BAJT

BAJT

(dop.

bajtu

lub bajta) –

najmniejsza adresowalna jednostka
informacji

pamięci

komputerowej,

składająca się z bitów.

Słowo "bajt" (ang. byte) powstało
od angielskiego "bite" (gryźć), jako
najmniejsza porcja danych, które
komputer może "ugryźć" za jednym
razem

(czyli

pobrać,

zapisać,

przetworzyć).

W praktyce przyjmuje się, że jeden
Bajt to 8 bitów. Oznaczanie literowe
tej jednostki to duża litera B.

256

2

8

=

2

2

2

2

2

2

2

2

2

Ka

ż

dy bit

to 2 mo

ż

liwe

informacje: 0 lub 1

bit

bit

bit

bit

bit

bit

bit

bit

Wielokrotności jednostek informacji

Podobnie

jak

w

wypadku

jednostek

fizycznych,

możemy

tworzyć

wielokrotności jednostek informacji.

Faktycznie, w powszechnym użyciu są wielokrotności jednostek informacji będące
potęgami dwójki. Pewną analogię do wielokrotności jednostek fizycznych pozwala
zachować właściwość mówiąca, że

2

10

= 1024 ≈ 1000

Wielokrotności bajta

-

1 kB = 2

10

B = 1024 B ≈ tysiąc (małe „k”) /kilobajt/

-

1 MB = 2

20

B = 1024 kB = 1048576 B ≈ milion (duże „M”) /megabajt/

-

1 GB = 2

30

B = 1024 MB = 1073741824 B ≈ miliard (duże „G”) /gigabajt/

-

1 TB = 2

40

B = 1024 GB = 1099511627776 B ≈ bilion (duże „T”) /terabajt/

-

1 PB = 2

50

B = 1024 GB = 1125899906842624 B ≈ biliard (duże „P”) /petabajt/

-

1 EB = 2

60

B = 1024 PB = 1152921504606846976 B ≈ trylion (duże „E”) /eksabajt

Wielokrotności bita

-

1 kb = 1 kbit =10

3

= 1 000 bitów

zwykle: 1 kb = 125 bajtów 8 kb = 1000 bajtów

-

1 Mb = 1 Mbit = 10

6

= 1000 kb = 1 000 000 bitów

zwykle: 1 Mb = 125 000 bajtów 8 Mb = 1MB

-

1 Gb = 1 Gbit = 10

9

= 1000 Mb = 1 000 000 000 bitów

1Gb = 1024 Mb 8 Gb=8192 Mb(1024 MB)

System binarny dwójkowy

Dwójkowy system liczbowy (inaczej binarny) to pozycyjny

system liczbowy, w którym podstawą jest liczba 2. Do zapisu
liczb potrzebne są więc tylko dwie cyfry: 0 i 1.

Kodowanie w systemie binarnym opiera się na wyznaczaniu reszt

w wyniku kolejnych dzieleń liczby przez 2:

A więc 1984

10

= (11111000000)

2

.

Zamiana z systemu dwójkowego

na dziesiętny

Zamiany z systemu dwójkowego

na dziesiętny można

wykonać poprzez zapisanie liczby jako sumy potęg liczby 2
pomnożonych przez wartość cyfry.

(10100)

2

= (1*2

4

) + (0*2

3

) + (1*2

2

) + (0*2

1

) + (0*2

0

) =20

(01011)

2

= (0*2

4

) + (1*2

3

) + (0*2

2

) + (1*2

1

) + (1*2

0

) =11

Szesnastkowy system liczbowy

Szesnastkowy

system

liczbowy

(czasem

nazywany

heksadecymalnym

, w skrócie hex) to pozycyjny system liczbowy,

w którym podstawą jest liczba 16. Skrót hex pochodzi od angielskiej
nazwy hexadecimal. Do zapisu liczb w tym systemie potrzebne jest
szesnaście cyfr.

Szesnastkowy system liczbowy stosuje się w informatyce m.in. w

przypadku programowania, sterowania sprzętem komputerowym w
języku HTML i programach do obróbki zdjęć i grafiki.

W najpowszechniejszym standardzie poza cyframi dziesiętnymi od 0

do 9 używa się pierwszych sześciu liter alfabetu łacińskiego: A, B,
C

, D, E, F (dużych lub małych). Cyfry 0-9 mają te same wartości co w

systemie dziesiętnym, natomiast litery odpowiadają następującym
wartościom: A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14 oraz F = 15.

Np. liczba zapisana w systemie szesnastkowym jako 3E8 to 1000 w
dziesiętnym systemie liczbowym:

Źródło

Literatura:

BIOS i usuwanie usterek. Klaus Dembowski. Helion, Gliwice

2004

Komputer. Internet. Cyfrowa Rewolucja. Piotr Jerzy Durka.

PWN SA, Warszawa 2000.

Strony www:

http://pl.wikipedia.org

http://klub.chip.pl/lipka/budowa/cyfra.htm