• Operacje takie jak dodawanie czy
odejmowanie są wykonywane przez
część CPU nazywaną jednostką
arytmetyczno-logiczną ALU
(arythmetic and Logic Unit). Do
przesyłania informacji do i z pamięci
są potrzebne urządzenia wejściowe
(input) i wyjściowe (output)
• Dzisiaj stosowane są już komputery o
architekturze równoległej.
• Przetwarzanie równoległe polega na
wyodrębnieniu niezależnych od siebie
sekwencji procesu obliczeń (np.
macierzowych) i jednoczesnym ich
wykonywaniu przez odrębne procesory.
• Otwiera to perspektywę ogromnego
zwiększenia szybkości działania.
• Procesor (processor) jest urządzeniem przeznaczonym do
przetwarzania informacji w sposób określony przez
użytkownika. Procesor (CPU central processing unit):
– Wykonuje programy i realizuje większość rozkazów samodzielnie,
– Tylko niektóre polecenia zleca innym urządzeniom systemu,
– Koordynuje całą działalność mikrokomputera, a przede wszystkim:
• Pobiera, dekoduje i wykonuje rozkazy pobierane z pamięci,
– Pracuje w tzw. Cyklach, które określają szybkość maszyny cyfrowej
i wyrażają się w MHz (w praktyce o szybkości decyduje
najwolniejsze urządzenie),
– W odróżnieniu od specjalizowanych urządzeń przetwarzających
informacje (np. programator pralki automatycznej) procesor może
zostać łatwo przystosowany (zaprogramowany) do wykonywania
różnorodnych zadań.
• Parametry charakteryzujące procesor:
• Długość słowa danych (8,16,32,64 bity)
• Długość słowa adresu (16-40 bitów)
• Lista rozkazów
• Częstotliwość zegara (określana w MHz)
• Ten sam procesor może być zaprogramowany zarówno do
obliczania średniej z wielu liczb, jak i do sterowania obrabiarką
CNC.
• Uniwersalność procesora wynika z faktu, że sposób
przetwarzania informacji nie jest określony przez jego cechy
konstrukcyjne, lecz wprowadzony z zewnątrz w postaci
pełnego, szczegółowego i jednoznacznego przepisu (programu)
postępowania prowadzącego do uzyskania określonego celu.
• Procesor wykonany jest w technologi
VLSI, czyli technologii obwodów
scalonych o bardzo wielkiej skali
interacji.
• Każdy procesor składa się z
następujących elementów:
– Jednostka arytmetyczno – logiczna,
– Rejestrator – służy do odczytu i zapisu
danych,
• Procesor wykonuje następujące typy rozkazów:
– Rozkazy przesyłania danych,
– Rozkazy operacji na danych
– Rozkazy arytmetyczne
– Rozkazy logiczne
– Rozkazy przesunięć
• Jednostka arytmetyczno logiczna (ALU) składa się z:
– Licznika rozkazów – zawiera adres następnego rozkazu do
wykonania
– Rejestr rozkazów – zawiera kod aktualnie wykjonywanego rozkazu
– Rejestr akumulatora – zawiera rozkazy do wykonania
– Rejestru znacznika
– Rejestr stosu
• Procesory dwu i czterordzeniowe
• Dwa procesory w jednym układzie (jeden element
fizyczny).
• Efekt – wzrost wydajności o 60 – 85%
• Rdzeń=operator=procesor
• Korzystają ze wspólnych zasobów komputera –np.
wspólnego RAMu
• Problem dostosowania programów – podziału na wątki
• Wykorzystanie mocy kart graficznych
• Optymalny (wiosna 2010) Intel Core i5 750- z trybem Turbo
• 90% gier 2010 najlepiej działa współpracując z 4 rdzeniami.
• Pamięć komputera służy do przyjęcia,
czasowego lub trwałego przechowywania
oraz udostępnienia informacji przetwarzanej
przez komputer.
• Jednostką pamięci komputerowej jest bajt [B]
• 1 bajt(B) 8 bitów
• 1 kilobajt[kB] 1024B
• 1 megabajt[MB]
• 1 gigabajt[GB]
• 1 terabajt[TB]
• Cechy pamięci komputerowej:
• 1.pojemność – ilość informacji, którą można
przechowywać w pamięci komputera
• 1 KB 2(10) 1024 bajty
• 1MB 2(20) 1 048 576 bajtów
• Gb
• Tb
• 2.czas dostępu – liczba jednostek czasu upływających
od momenty zażądania określonej informacji do jej
otrzymania. Jest to z reguły wielkość stała równa
czasowi zapisu informacji.
• Cykl pamięci
Pamięci - historia
• 1950 – ferrytowa
• 1954 – tranzystor krzemowy
• 1968 – statyczna RAM
• 1970 – dynamiczna RAM
• 1971 – dyskietka 8”
• 1976 – dyskietki 5,25
Rodzaje pamięci
• Zależnie od usytuowania pamięci w
architekturze komputera wyróżnia się
pamięć:
– Rejestrów,
– Podręczna,
– Operacyjna,
– Zewnętrzna.
• II Ze względu na funkcje
• 1.pamięć wewnętrzna
• A) RAM – przechowuje aktualnie
wykonywany program oraz dane, których
ten program potrzebuje. Jest to pamięć
ścieralna, ulotna.
• B) ROM- nieścieralna, zawiera znaczą
częścsystemu operacyjnego obsługującego
urządzenia zewnętrzne. Typy:
• ROM – zapisana przez producenta
• 2. Pamięci zewnętrzne (pamięci masowe/pomocnicze) – służą do
przechowywania danych i programów, które aktualnie nie mieszczą
się w pamięci komputera. Z reguły mają bardzo dużą pojemnosć,
ale znacznie dłuższy czas dostępu, np.: pamięci dyskowe, taśmowe
• III. Ze względu na trwałość zapisu
• Zapis trwały – odłączenie zasilania nie kasuje informacji np.
dyskietki
• Pamięć ulotna (zapisywalna_) – odłączenie zasilania powoduje
utrwatę informacji
• IV ze względu na czas przebywania informacji w czasie
wykonywania informacji
• Pamięć statyczna – przez cały czas zachowuje informacji – pamięć
SRAM
• Pamięć dynamiczna – po wykonaniu informacji jest
• V. Ze względu na sposób adresowania
• Adresowalna – klomórki mają swój adres np.: RAM
• Wirtualna – przestrzeń pamięciowa lub adresowalna jaka jest przeznaczona dla
programu bez względu na rzeczywiście dysponowane (foizycznie istniejące) miejsce
pamięci operacyjnej
• Asocjacyjna (skojarzeniowa) – dostęp do określonej komórki pamięci odbywa się na
podstawie treści zapisanych, a nie na podstawie adresu.
• VI Ze względu na rodzaj nośnika
• 1.magnetyczna – najbardziej popularna
• Rdzenie magnetyczna
• Taśmowa
• Kredytowa
• Dyskowa
• 2. niemagnetyczna
• -półprzewodnikowa –elementem pamiętającym są układy elektroniczne
• Optyczna – CD-ROM – bardzo duża pojemność, raz zapisana pozostaje, bezpośredni
dostęp.
• 3.magneto
• IX. Ze względu na tryb dostępu
• Pamięći o dostępie swobodnym
(pamięć operacyjna)
• Pamięć o dostępie szeregowym
(pamięć taśmowa)
• Pamięci o dostępie cyklicznym
(pamięć dyskowa)
• Pamięci skojarzeniowe.
• Pamięć skojarzeniowa, pamięć
asocjacyjna (Associative Memory,
Content-Addressabl Memory, CAM)
• Pamięci umożliwiająca jednoczesne
wyszukiwanie zadanego wzorca we
wszystkich swoich komórkacj.
• Pamięci FLASH
• Pamięć stała, której zawartość można
wielokrotnie skasować i zapisywać
sygnałami elektrycznymi, przy czym
jest możliwość wykasowania
wyłącznie całej zawartości pamięci 0
nie jest możliwa zmiana zawartości
pojedyńczych komórek pamięci.
• Pamięć cache (podręczna)
• Pamięć notatnikowa o stosunkowo
niewielkiej pojemności, ale bardzo
krótkim czasie dostępu.
• W pamięci pdoręcznej jest
skopiowana ta część pramięci
operacyjnej.
• Zasada pracy pamięci pdoręcznej
jest następująca: każde odwołania
procesora do pamięci powoduje
sprawdzenie, czy zawartość komórki
pamięci o danym adresie znajduje się
w pamięci podręcznej. Jeżeli tak, to
następuje przesłanie między
procesorem a pamięcią podręczna.
• Każdorazowo przy wymianie zawartości
komórki podręcznej sprawdza się, czy
w wtniku realizacji programu nastąpiła
jej modyfkikacja, i jeżeli tak, to jest ona
przepisywana do pamięci operacyjnej.
• Efektywność powyższego sposobu
pracy zapewnia tzw. Zasada lokalności
odwołań, która mówi, że w pewnym
przedziale czasu procesor
• Pamięć buforowa
• Służy do tymczasowego przechowywania
informacji podczas jej przesyłania z
jednego urządzenia do drugiego, wtedy,
kiery ze względu nma organizację
współpracy tych urządzeń należy
przejściowo zapamiętać przesyłane dane.
Bufor jest używany npo. Dpo wyrównania
różnicy szybkości działania urządzeń.
• Pamięć wirtualna
• Sposób organizacji pamięci
komputera, polegający na tym, że
przestrzeń adresowa określona liczbą
bitów adresu efektywnego
używanego przez procesor jest
znacznie większa od pamięci pamięci
operacyjnej fizycznie dołączonej do
komputera.
Pamięć operacyjna
• Pmięco peracyjna, nazywana również pamięcią główną,
jest jedyną pamięcią niezbędną kompiuterowi.
• Zapisywany jest w niej aktualnie wykonywany program
oraz dane do tego programu.
• Jest to pamięc, w której procesor, realizując cykl
rozkazowy, pobiera rozkazy i argumenty oraz do której
zapisuje wyniki.
• Pamięć operacyjna jest wykonywana dzisiaj prawie
wyłącznie w technologii półprzewodnikowej
• Występuje w postaci
• Rom
• RAM
