2 Hardware a operační systémy
|
|
- Vladimíra Matějková
- před 8 lety
- Počet zobrazení:
Transkript
1 Operační systémy 2 Hardware a operační systémy Obsah: 2.1 Procesor CPU, Zpracování instrukcí, Zvyšování výkonu CPU, Režimy CPU, 2.2 Paměť, Cache, 2.3 Vstupně výstupní zařízení, Komunikace se V/V zařízeními, Přístup pouze pomocí instrukcí CPU, Přístup pomocí instrukcí CPU s přerušovacím signálem, Přímý přístup do paměti DMA (Direct Memory Access), 2.4 Přerušení (IRQ Interrupt ReQuest), 2.5 Sběrnice (bus), 2.6 Shrnutí požadavky OS na HW, 2.7 Opakování. 2.1 Procesor CPU Hlavní procesor (CPU Central Processing Unit) zpracovává instrukce programu, provádí tedy program. Procesory lze rozdělit dle rozsahu instrukční sady na: RISC Reduced Instruction Set Computer a CISC Complete Instruction Set Computer. Hlavní část procesoru, která vykonává aritmetické a logické operace, se označuje jako ALU (Arithmetic Logic Unit) aritmeticko logické jednotka. Aritmetické operace jsou v ní obvykle pouze celočíselné a pro výpočty s desetinnými čísly je třeba numerické jednotky FPU (Floating Point Unit) numerický koprocesor. FPU pracuje s čísly reprezentovanými jako desetinná čísla. Není li součástí hardware FPU, je třeba naprogramovat požadované operace pomocí ALU, což je náročnější. Na architektuře IA 32 je FPU trvale součástí procesoru od verze procesoru 486. Procesor obsahuje pro práci s daty i adresami registry. Jsou to paměťová místa o velikosti obvykle jednoho slova (word), kde počet bitů ve slově je dán architekturou 32bitový procesor pracuje se slovy o velikosti 32 bitů, má tedy registry také 32bitové. Nejdůležitější registry: program counter (instruction pointer) obsahuje adresu následující instrukce, instruction register interní registr (nepřístupný programátorovi) obsahující právě prováděnou instrukci, stack pointer obsahuje adresu vrcholu zásobníku. PSW (Program Status Word, případně flags) stavový registr obsahuje příznaky, které informují o výsledku předchozí instrukce; jednotlivé příznaky: C carry příznak o přenosu nejvyššího bitu při počítání s čísly skládajícími se z více slov, N negative výsledek předchozí operace je záporný, Z zero výsledek předchozí operace je nulový, V overflow výsledek předchozí znaménkové operace se nevejde do registru (při použití dvojkového doplňku reprezentuje výsledek záporné číslo). fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5269 1/5
2 Další registry jsou obecné (libovolné použití), bázové adresní (obsahují počáteční adresy), ofsetové (obsahují relativní adresy), privátní (používá je interně CPU) aj Zpracování instrukcí Zpracování instrukcí má obvykle tyto fáze: 1. fetch načtení instrukce, 2. decode dekódování instrukce (určení činnosti), 3. execute provedení instrukce, 4. write zápis výsledku. Provedení instrukce v CPU Zvyšování výkonu CPU Pro zvýšení výkonu CPU se používají následující techniky: spekulativní provádění instrukcí některé instrukce jsou prováděny mimo pořadí (je li to pro CPU výhodnější a nenaruší li to výpočet), použití pipeline paralelní zpracování instrukcí na základě rozdělení zpracování instrukce na nezávislé kroky, díky čemuž lze zahájit zpracovávání jedné instrukce ještě před dokončením předchozí viz obrázek, paralelizace instrukcí takové procesory se označují jako superskalární CPU, jsou schopné zpracovávat více instrukcí současně (mají duplicitní součásti), více jader duplicitní CPU v jednom pouzdře, v podstatě se jedná o víceprocesorový systém. Riscová pipeline Použití více fází pipeline: Jednotlivé fáze zpracování instrukce jsou na sobě nezávislé a využívají jinou část CPU. Díky tomu lze během další fáze zpracování jedné instrukce provádět předchozí fázi zpracování další instrukce. Tím se dosáhne vyššího počtu instrukcí provedených za jednotku času. Jednotlivé fáze riscového procesoru jsou následující: 1. fetch načtení instrukce z adresy v registru program counter do instrukčního registru, 2. decode dekódování instrukce (zjištění, co má instrukce dělat), 3. execute provedení instrukce (vykonání operace, obvykle v ALU), 4. memory access čtení z paměti, 5. write back zápis výsledků do paměti anebo registrů. fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5269 2/5
3 2.1.3 Režimy CPU Obvykle jsou k dispozici alespoň dva režimy práce CPU: režim user není povoleno vše, některé instrukce jsou zakázané, některé mají omezené operandy, zápis do některých registrů je omezen, režim kernel privilegovaný režim, všechny instrukce jsou povoleny. Architektura IA 32 (x86) má čtyři režimy: ring 0 ring 3, kde ring 0 je privilegovaný režim a ring 3 je uživatelský režim. S nástupem virtualizace procesory podporující hardwarovou virtualizaci technologie Vanderpool (VT) / Pacifica (AMD V) zavádějí novou úroveň, kterou využívá hypervizor, úroveň ring 1. Instrukce TRAP (nebo její ekvivalent) provádí přepnutí z režimu user do režimu kernel. Jedná se o skok na předem definovanou adresu v jádře OS. Využívá se pro systémová volání či ošetření výjimek a chybových stavů. 2.2 Paměť Pro běh programů i pro ukládání dat je potřeba paměť. Pokud by výroba rychlé paměti byla levná, byla by paměť v počítačích nejspíše jen dvojí pro běh a pro trvalé ukládání. Nicméně výroba velmi rychlé paměti je drahá, takže počítače disponují různými druhy různě rychlých pamětí. Nejrychlejší paměti pro běh procesů a jejich data jsou registry procesoru, dále pak cache na procesoru (může být různých úrovní dle rychlosti) a operační paměť. Pro trvalé ukládání dat pak slouží disky s pamětí flash či SSD, magnetické pevné disky, páskové jednotky a optické jednotky. Paměť dále můžeme dělit na RAM (Random Access Memory) a ROM (Read Only Memory). Paměť pouze pro čtení si prošla vývojem od čistě nepřepisovatelné verze čipů (ROM) přes čipy s možností jednoho naprogramování (PROM), dále pak čipy vymazatelné ultrafialovým zářením (EPROM) a nebo elektronicky (EEPROM). Operační systém pro zajištění izolace procesů potřebuje, aby HW podporoval ochranu operační paměti. Je třeba izolovat paměť procesů navzájem a také izolovat jádro OS od procesů. Další důležitou vlastností je relokace. To je vlastnost, která dovolí zavést proces od libovolné adresy nebo jej za běhu přemístit na jiné (např. po odložení procesu na swap se při vrácení do paměti nahraje na jiné adresy). Z toho důvodu se pak rozlišuje mezi adresou logickou (virtuální) a fyzickou (skutečnou). Proces a procesor (CPU) pracují s logickými adresami a tím je umožněna i relokace. Na fyzické adresy jsou ty logické převáděny jednotkou MMU (Memory Management Unit), která může být součástí čipu CPU Cache Protože výroba velmi rychlé paměti je drahá, nepoužívá se pro operační paměť ta nejlepší technologie, ale jiná, přijatelně rychlá a cenově dostupnější. Díky tomu je však procesor, který pracuje několikrát rychleji než paměť, zdržován při každém přístupu do operační paměti. Proto se vkládá mezi operační paměť a procesor vyrovnávací mezipaměť cache, která je rychlostí stejná jako procesor (nebo je mu rychlostí mnohem bližší). Do této mezipaměti se ukládá část aktuálně prováděného kódu procesu a část jeho dat. Procesor pak na operační paměť nemusí čekat. Přitom se využívá toho, že proces má tendenci přistupovat ke stejné části paměti jako v bezprostředně předcházejícím čase (např. při vykonávání cyklu), což se označuje jako princip lokality odkazů. Díky tomuto principu může paměť cache fungovat efektivně i při malých velikostech a činitel úspěšnosti (Hit Ratio), kterým se určuje efektivita paměti cache, se pak bude blížit jedné i při malé kapacitě paměti. Činitel úspěšnosti (HR) určuje počet úspěšných přístupů do paměti cache (data v ní byla nalezena a nemuselo se přistupovat do pomalejší operační paměti) v poměru ke všem přístupům do paměti. Střední přístupová doba (T S ) pak označuje střední dobu potřebnou pro získání dat z paměti. Vypočítat lze následovně: T S = T C + (1 HR) T OP, kde T C je přístupová doba do paměti cache a T OP je přístupová doba do operační paměti, přičemž T C << T OP. Bude li HR blízko jedné, střední přístupová doba se bude blížit přístupové době do cache. 2.3 Vstupně výstupní zařízení Aby byl počítač k něčemu užitečný, měl by mít připojená nějaká vstupní a výstupní zařízení. Před zařízení bývá připojen řadič (řídicí jednotka, controller), který řídí komunikaci mezi procesorem, operační pamětí a daným zařízením. OS má pak zajistit zjednodušení práce při komunikaci s V/V zařízeními, což zajišťují ovladače (device drivers). fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5269 3/5
4 Způsob aktivace ovladačů v OS může být následující: zařazení ovladače přímo do jádra OS, načtení ovladačů do paměti při spuštění systému nebo načtení ovladačů za běhu systému. V moderních OS je potřeba řešit připojování zařízení za běhu (USB, IEEE 1394), takže je třeba mít podporu pro dynamické zavádění ovladačů Komunikace se V/V zařízeními Pro komunikaci (zadávání příkazů a přenosy dat) jsou na zařízení registry, do kterých se příkazy či data zapisují nebo ze kterých se čte. Tyto registry označujeme pojmem V/V porty. Každé zařízení si alokuje nějakou část adres těchto portů. Mnohá zařízení pak podporují také přenos bez účasti procesoru (DMA), k čemuž je potřeba, aby si zařízení alokovalo příslušný kanál DMA a přerušovací signál. Rozlišujeme tři základní způsoby komunikace s V/V zařízeními: přístup pouze pomocí instrukcí CPU, přístup pomocí instrukcí CPU s přerušovacím signálem a DMA (Direct Memory Access) Přístup pouze pomocí instrukcí CPU Procesor má instrukce pro posílání dat na V/V porty (a na čtení). Vzhledem k tomu, že procesor je mnohonásobně rychlejší než V/V zařízení, je potřeba po každé takové operaci čekat, než je možné pokračovat v komunikaci. Při přenosu bloku dat je cyklus následující: 1. Zápis do (čtení z) registru V/V zařízení, 2. kontrola stavu zápisu (čtení) neproduktivní čekání, 3. pokračování krokem 1. Během kroku 2 procesor v cyklu kontroluje stav dokončení operace, aby mohl zahájit operaci následující. Tohle čekání tedy neproduktivně využívá procesorový čas. Proto je tenhle způsob komunikace s V/V zařízením neefektivní Přístup pomocí instrukcí CPU s přerušovacím signálem Pokud to hardware umožňuje, lze místo čekání na dokončení operace v cyklu využít přerušovacího signálu (IRQ Interrupt ReQuest). Během provádění V/V operace může procesor provádět jinou činnost, která bude po dokončení operace automaticky přerušena, aby se mohlo pokračovat v přenosu dat. Cyklus přenosu bloku dat pak vypadá následovně: 1. Zápis do (čtení z) registru V/V zařízení, 2. provádění jiných operací produktivní využití CPU, 3. po dokončení přenosu generuje V/V zařízení přerušovací signál, který přeruší operace v kroku 2, lze tedy pokračovat předáváním dalších dat krok 1. Během provádění V/V operace může procesor provádět jinou činnost, jeho čas je využit efektivněji. Nicméně, je třeba si uvědomit, že při jednom zápise (čtení) se předávají jen data o velikosti jednoho slova (word), což je rozsah registru. Na 32bitové architektuře lze tedy obvykle naráz přenést obvykle pouze 32 bitů, tedy čtyři bajty. Při přenosu většího bloku dat pak po každém přenosu slova procesor přepíná kontext mezi přenosem a další činností, což také stojí nějakou režii. I přes vylepšení oproti předchozímu způsobu tedy při přenášení většího bloku dat není ani tenhle způsob komunikace příliš efektivní Přímý přístup do paměti DMA (Direct Memory Access) Pří použití přímého přístupu zařízení do operační paměti je postup následující: 1. Zápis adresy dat, množství dat a příkazu do registru V/V zařízení, 2. provádění jiných operací produktivní využití CPU, 3. po dokončení přenosu stanoveného množství dat generuje V/V zařízení přerušovací signál, který přeruší operace v kroku 2, čímž je přenos dokončen. Tímto způsobem se přenáší celý blok dat bez účasti CPU. Připojené V/V zařízení má alokovaný kanál DMA, pomocí kterého přistupuje k datům přímo do operační paměti. Procesor je použit pouze na začátku přenosu. 2.4 Přerušení (IRQ Interrupt ReQuest) fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5269 4/5
5 Systém přerušení umožňuje plánovači OS ošetřit paralelně prováděné operace různých komponent počítače, například dokončení V/V operace, jak bylo popsáno výše, ale také lze využít pro ošetření chybových stavů. Důležitou součástí HW je časovač, což je programovatelný čip, který generuje v daných intervalech přerušovací signál. To umožňuje plánovači OS získat v těchto intervalech kontrolu nad prováděnými procesy, umožňuje preempci (odebrání procesoru běžícímu procesu) a naplánování jiného. Koncepce přerušení se využívá také pro ošetření různých výjimek na HW, například přístup do nepřidělené oblasti paměti procesu, provedení neplatné instrukce, ale také pro ošetření chyb HW (chyba parity paměti, výpadek napájení). Některé procesory mají speciální instrukci, která umožňuje provést přerušení i softwarově; ta pak může nahrazovat instrukci TRAP pro skok do jádra OS. 2.5 Sběrnice (bus) Sběrnice je propojení různých částí počítače mezi sebou, které umožňuje komunikaci a přesun dat. Nejrychlejší sběrnicí je sběrnice CPU, po ní se data mohou přenášet stejnou rychlostí jakou pracuje CPU; bývá součástí čipu CPU a je na ni napojena obvykle pouze cache první úrovně. Další sběrnicí je systémová FSB (Front Side Bus); na ni je napojena operační paměť a pak přes můstek další pomalejší sběrnice pro připojení interních zásuvných karet a externích zařízení. Pro připojování karet uvnitř osobních počítačů slouží (sloužily) sběrnice ISA (Industry Standard Architecture) a PCI (Peripheral Component Interconnect), pro připojení grafického adaptéru pak AGP (Accelerated Graphics Port), pro připojení disků IDE (Integrated Drive Electronics) a jeho vylepšení jako EIDE (Enhanced IDE), ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface). Pro připojení interních i externích disků i jiných periferií (např. skenerů) slouží sběrnice SCSI (Small Computer System Interface), dále pak standard IEEE 1394 označovaný obvykle jako FireWire, ale také i.link nebo HPSB (High Performance Serial Bus). Další je pak USB (Universal Serial Bus). 2.6 Shrnutí požadavky OS na HW Aby bylo možné implementovat operační systém se všemi vyžadovanými vlastnostmi, je třeba aby hardware počítače zahrnoval: přerušovací systém umožní efektivní využití CPU při asynchronních přenosech dat (např. DMA), programovatelný časovač pravidelně generující přerušení, které umožní preempci procesů, CPU s podporou alespoň dvou úrovní oprávnění režimy kernel a user, což umožní v neprivilegovaném režimu ošetřit neoprávněné přístupy a operace (skokem do jádra TRAP), CPU s podporou ochrany a virtualizace paměti (logické adresování) umožní využít sekundární paměť pro odložení nepotřebných procesů z operační paměti, umožní relokaci procesů. 2.7 Opakování 1. Jmenujte nejdůležitější registry procesoru. 2. Popište, jak CPU zpracovává instrukce. 3. Uveďte, jak dosahuje CPU vyššího výkonu. 4. Uveďte, proč je důležité mít na procesoru alespoň dva různé režimy. 5. Popište paměť typu cache a způsob výpočtu střední přístupové doby do paměti s využitím cache. 6. Uveďte a podrobně popište způsoby možné komunikace se vstupně výstupními zařízeními. 7. Definujte pojem preempce v souvislosti s procesy a uveďte HW části systému, které využívá. 8. Jmenujte požadavky, které klademe na HW, aby bylo možné nad ním implementovat moderní OS. Naposledy změněno: Pátek, 4. říjen 2013, fei-learn.upceucebny.cz/mod/page/view.php?id=5269 5/5
Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC
Informační systémy 2 Obsah: Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC ROM RAM Paměti typu CACHE IS2-4 1 Dnešní info: Informační systémy 2 03 Informační systémy
VíceSběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC
Informatika 2 Technické prostředky počítačové techniky - 2 Přednáší: doc. Ing. Jan Skrbek, Dr. - KIN Přednášky: středa 14 20 15 55 Spojení: e-mail: jan.skrbek@tul.cz 16 10 17 45 tel.: 48 535 2442 Obsah:
VícePrincip funkce počítače
Princip funkce počítače Princip funkce počítače prvotní úlohou počítačů bylo zrychlit provádění matematických výpočtů první počítače kopírovaly obvyklý postup manuálního provádění výpočtů pokyny pro zpracování
VícePřednášky o výpočetní technice. Hardware teoreticky. Adam Dominec 2010
Přednášky o výpočetní technice Hardware teoreticky Adam Dominec 2010 Rozvržení Historie Procesor Paměť Základní deska přednášky o výpočetní technice Počítací stroje Mechanické počítačky se rozvíjely už
VíceČinnost CPU. IMTEE Přednáška č. 2. Několik úrovní abstrakce od obvodů CPU: Hodinový cyklus fáze strojový cyklus instrukční cyklus
Činnost CPU Několik úrovní abstrakce od obvodů CPU: Hodinový cyklus fáze strojový cyklus instrukční cyklus Hodinový cyklus CPU je synchronní obvod nutné hodiny (f CLK ) Instrukční cyklus IF = doba potřebná
VícePočítač jako elektronické, Číslicové zařízení
Počítač jako elektronické, Číslicové Autor: Ing. Jan Nožička SOŠ a SOU Česká Lípa VY_32_INOVACE_1135_Počítač jako elektrornické, číslicové _PWP Název školy: Číslo a název projektu: Číslo a název šablony
VíceProfilová část maturitní zkoušky 2014/2015
Střední průmyslová škola, Přerov, Havlíčkova 2 751 52 Přerov Profilová část maturitní zkoušky 2014/2015 TEMATICKÉ OKRUHY A HODNOTÍCÍ KRITÉRIA Studijní obor: 26-41-M/01 Elektrotechnika Zaměření: technika
VíceGymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115
Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115 Číslo projektu: Číslo šablony: 3 CZ.1.07/1.5.00/34.0410 Název materiálu: Ročník: Identifikace materiálu: Jméno autora: Předmět: Tématický celek:
VíceZáklady informatiky. 2. Přednáška HW. Lenka Carr Motyčková. February 22, 2011 Základy informatiky 2
Základy informatiky 2. Přednáška HW Lenka Carr Motyčková February 22, 2011 Základy informatiky 1 February 22, 2011 Základy informatiky 2 February 22, 2011 Základy informatiky 3 February 22, 2011 Základy
VícePROCESOR. Typy procesorů
PROCESOR Procesor je ústřední výkonnou jednotkou počítače, která čte z paměti instrukce a na jejich základě vykonává program. Primárním úkolem procesoru je řídit činnost ostatních částí počítače včetně
VíceGymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto
Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto Registrační číslo projektu Šablona Autor Název materiálu CZ.1.07/1.5.00/34.0951 III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY PROSTŘEDNICTVÍM ICT Mgr. Petr
VícePohled do nitra mikroprocesoru Josef Horálek
Pohled do nitra mikroprocesoru Josef Horálek Z čeho vycházíme = Vycházíme z Von Neumannovy architektury = Celý počítač se tak skládá z pěti koncepčních bloků: = Operační paměť = Programový řadič = Aritmeticko-logická
VíceSběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC
Informatika 2 Technické prostředky počítačové techniky - 2 Přednáší: doc. Ing. Jan Skrbek, Dr. - KIN Přednášky: středa 14 20 15 55 Spojení: e-mail: jan.skrbek@tul.cz 16 10 17 45 tel.: 48 535 2442 Obsah:
VíceDUM č. 6 v sadě. 31. Inf-7 Technické vybavení počítačů
projekt GML Brno Docens DUM č. 6 v sadě 31. Inf-7 Technické vybavení počítačů Autor: Roman Hrdlička Datum: 28.11.2013 Ročník: 1A, 1B, 1C Anotace DUMu: přehled interních sběrnic a vstup-výstupních interface
VíceProfilová část maturitní zkoušky 2015/2016
Střední průmyslová škola, Přerov, Havlíčkova 2 751 52 Přerov Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016 TEMATICKÉ OKRUHY A HODNOTÍCÍ KRITÉRIA Studijní obor: 26-41-M/01 Elektrotechnika Zaměření: technika
VíceMetody připojování periferií
Metody připojování periferií BI-MPP Přednáška 3 Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D. Katedra počítačových systémů Fakulta informačních technologií České vysoké učení technické v Praze Miroslav Skrbek 2010,2011
VíceŘízení IO přenosů DMA řadičem
Řízení IO přenosů DMA řadičem Doplňující text pro POT K. D. 2001 DMA řadič Při přímém řízení IO operací procesorem i při použití přerušovacího systému je rychlost přenosu dat mezi IO řadičem a pamětí limitována
VíceProcesor. Procesor FPU ALU. Řadič mikrokód
Procesor Procesor Integrovaný obvod zajišťující funkce CPU Tvoří srdce a mozek celého počítače a do značné míry ovlivňuje výkon celého počítače (čím rychlejší procesor, tím rychlejší počítač) Provádí jednotlivé
VíceInformační a komunikační technologie
Informační a komunikační technologie 4. www.isspolygr.cz Vytvořil: Ing. David Adamovský Strana: 1 Škola Integrovaná střední škola polygrafická Ročník Název projektu 1. ročník SOŠ Interaktivní metody zdokonalující
VíceMSP 430F1611. Jiří Kašpar. Charakteristika
MSP 430F1611 Charakteristika Mikroprocesor MSP430F1611 je 16 bitový, RISC struktura s von-neumannovou architekturou. Na mikroprocesor má neuvěřitelně velkou RAM paměť 10KB, 48KB + 256B FLASH paměť. Takže
VíceStrojový kód k d a asembler procesoru MIPS SPIM. MIPS - prostředí NMS NMS. 32 ks 32bitových registrů ( adresa registru = 5 bitů).
Strojový kód k d a asembler procesoru MIPS Použit ití simulátoru SPIM K.D. - cvičení ÚPA 1 MIPS - prostředí 32 ks 32bitových registrů ( adresa registru = 5 bitů). Registr $0 je zero čte se jako 0x0, zápis
VíceTechnické prostředky počítačové techniky
Počítač - stroj, který podle předem připravených instrukcí zpracovává data Základní části: centrální procesorová jednotka (schopná řídit se posloupností instrukcí a ovládat další části počítače) zařízení
VíceKubatova 19.4.2007 Y36SAP - 13. procesor - control unit obvodový a mikroprogramový řadič RISC. 19.4.2007 Y36SAP-control unit 1
Y36SAP - 13 procesor - control unit obvodový a mikroprogramový řadič RISC 19.4.2007 Y36SAP-control unit 1 Von Neumannova architektura (UPS1) Instrukce a data jsou uloženy v téže paměti. Paměť je organizována
VíceKomunikace mikroprocesoru s okolím Josef Horálek
Komunikace mikroprocesoru s okolím Josef Horálek Základní deska (mainboard) = Fyzicky jde o desku plošného spoje s mnoha elektronickými obvody a konektory připojení dalších periferií = Obvody desky určeny
VíceZákladní deska (1) Označována také jako mainboard, motherboard. Deska plošného spoje tvořící základ celého počítače Zpravidla obsahuje:
Základní deska (1) Označována také jako mainboard, motherboard Deska plošného spoje tvořící základ celého počítače Zpravidla obsahuje: procesor (mikroprocesor) patici pro numerický koprocesor (resp. osazený
VícePřednáška. Vstup/Výstup. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012
Přednáška Vstup/Výstup. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012 Příprava studijního programu Informatika je podporována projektem financovaným z Evropského
VíceVstupně - výstupní moduly
Vstupně - výstupní moduly Přídavná zařízení sloužící ke vstupu a výstupu dat bo k uchovávání a archivaci dat Nejsou připojována ke sběrnici přímo, ale prostřednictvím vstupně-výstupních modulů ( ů ). Hlavní
VíceIdentifikátor materiálu: ICT-1-08
Identifikátor materiálu: ICT-1-08 Předmět Informační a komunikační technologie Téma materiálu Motherboard, CPU a RAM Autor Ing. Bohuslav Nepovím Anotace Student si procvičí / osvojí základní desku počítače.
VíceZákladní deska (1) Parametry procesoru (2) Parametry procesoru (1) Označována také jako mainboard, motherboard
Základní deska (1) Označována také jako mainboard, motherboard Deska plošného spoje tvořící základ celého počítače Zpravidla obsahuje: procesor (mikroprocesor) patici pro numerický koprocesor (resp. osazený
VícePočítač jako prostředek řízení. Struktura a organizace počítače
Řídicí počítače - pro řízení technologických procesů. Specielní přídavná zařízení - I/O, přerušovací systém, reálný čas, Č/A a A/Č převodníky a j. s obsluhou - operátorské periferie bez obsluhy - operátorský
VíceHardware - komponenty počítačů Von Neumannova koncepce počítače. Von Neumannova koncepce počítače
V roce 1945 vystoupil na přednášce v USA matematik John von Neumann a představil architekturu samočinného univerzálního počítače (von Neumannova koncepce/schéma/architektura). Základy této koncepce se
VíceSemestrální práce z předmětu Speciální číslicové systémy X31SCS
Semestrální práce z předmětu Speciální číslicové systémy X31SCS Katedra obvodů DSP16411 ZPRACOVAL: Roman Holubec Školní rok: 2006/2007 Úvod DSP16411 patří do rodiny DSP16411 rozšiřuje DSP16410 o vyšší
VíceG R A F I C K É K A R T Y
G R A F I C K É K A R T Y Grafická karta nebo také videoadaptér je součást počítače, která se stará o grafický výstup na monitor, TV obrazovku či jinou zobrazovací jednotku. Režimy grafických karet TEXTOVÝ
VíceČinnost počítače po zapnutí
Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 Činnost počítače po zapnutí Paměť RWM(Read Write Memory - paměť pro čtení a zápis, označovaná také jako RAM)
Více2.9 Vnitřní paměti. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu
Název školy Číslo projektu Autor Název šablony Název DUMu Tematická oblast Předmět Druh učebního materiálu Anotace Vybavení, pomůcky Ověřeno ve výuce dne, třída Střední průmyslová škola strojnická Vsetín
VíceStruktura a architektura počítačů (BI-SAP) 7
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 7 doc. Ing. Hana Kubátová, CSc. Katedra číslicového návrhu Fakulta informačních technologii
VíceArchitektura počítače
Architektura počítače Výpočetní systém HIERARCHICKÁ STRUKTURA Úroveň aplikačních programů Úroveň obecných funkčních programů Úroveň vyšších programovacích jazyků a prostředí Úroveň základních programovacích
VíceProcesory, mikroprocesory, procesory na FPGA. 30.1.2013 O. Novák, CIE 11 1
Procesory, mikroprocesory, procesory na FPGA 30.1.2013 O. Novák, CIE 11 1 Od sekvenčních automatů k mikroprocesorům 30.1.2013 O. Novák, CIE 11 2 30.1.2013 O. Novák, CIE 11 3 Architektura počítačů Von Neumannovská,
VíceArchitektury počítačů a procesorů
Kapitola 3 Architektury počítačů a procesorů 3.1 Von Neumannova (a harvardská) architektura Von Neumann 1. počítač se skládá z funkčních jednotek - paměť, řadič, aritmetická jednotka, vstupní a výstupní
Více1 Osobní počítač Obecně o počítačích Technické a programové vybavení... 4
1 Osobní počítač... 2 1.1 Architektura IBM PC... 2 2 Obecně o počítačích... 3 2.1 Co jsou počítače dnes... 3 3 Technické a programové vybavení... 4 3.1 Hardware... 4 3.1.1 Procesor... 4 3.1.2 Sběrnice...
VíceSběrnice. Parametry sběrnic: a. Přenosová rychlost - určuje max. počet bitů přenesených za 1 sekundu [b/s]
Sběrnice Sběrnice je soustava vodičů, které zajišťují propojení jednotlivých obvodů počítače. Používají se k přenosu dat, adres, řídicích a stavových signálů. Sběrnice v PC jsou uspořádaný hierarchicky
VíceZ čeho se sběrnice skládá?
Sběrnice Co je to sběrnice? Definovat sběrnici je jednoduché i složité zároveň. Jedná se o předávací místo mezi (typicky) více součástkami počítače. Sběrnicí však může být i předávací místo jen mezi dvěma
VíceZákladní pojmy informačních technologií
Základní pojmy informačních technologií Informační technologie (IT): technologie sloužící k práci s daty a informacemi počítače, programy, počítač. sítě Hardware (HW): jednoduše to, na co si můžeme sáhnout.
VíceSběrnicová struktura PC Interní počítačové paměti PC
Technické prostředky počítačové techniky Obsah: Sběrnicová struktura PC Interní počítačové paměti PC ROM RAM Paměti typu CACHE IS2-4 1 Dnešní info: Informatika 2 04 Zemřel otec e-mailu Aplikace Záchranka
Vícearchitektura mostů severní / jižní most (angl. north / south bridge) 1. Čipové sady s architekturou severního / jižního mostu
Čipová sada Čipová sada (chipset) je hlavní logický integrovaný obvod základní desky. Jeho úkolem je řídit komunikaci mezi procesorem a ostatními zařízeními a obvody. V obvodech čipové sady jsou integrovány
VícePaměti. Paměť je zařízení, které slouží k ukládání programů a dat, s nimiž počítač pracuje
Paměti Paměť je zařízení, které slouží k ukládání programů a dat, s nimiž počítač pracuje Paměti počítače lze rozdělit do tří základních skupin: registry paměťová místa na čipu procesoru jsou používány
Více2.8 Procesory. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu
Název školy Číslo projektu Autor Název šablony Název DUMu Tematická oblast Předmět Druh učebního materiálu Anotace Vybavení, pomůcky Ověřeno ve výuce dne, třída Střední průmyslová škola strojnická Vsetín
VíceKomunikace procesoru s okolím
Komunikace procesoru s okolím Obvody umožňující komunikaci procesoru s okolím, zahrnujeme do tzv. podpůrných obvodů, které jsou součástí čipové sady základní desky. Ke komunikaci s okolím procesor používá
VíceRISC a CISC architektura
RISC a CISC architektura = dva rozdílné přístupy ke konstrukci CPU CISC (Complex Instruction Set Computer) vývojově starší přístup: pomoci konstrukci překladače z VPP co nejpodobnějšími instrukcemi s příkazy
VíceSběrnicová architektura POT POT. Jednotlivé subsystémy počítače jsou propojeny sběrnicí, po které se přenáší data oběma směry.
Systémov mová sběrnice 1 Sběrnicová architektura Jednotlivé subsystémy počítače jsou propojeny sběrnicí, po které se přenáší data oběma směry. Single master jeden procesor na sběrnici, Multi master více
VíceProcesor z pohledu programátora
Procesor z pohledu programátora Terminologie Procesor (CPU) = řadič + ALU. Mikroprocesor = procesor vyrobený monolitickou technologií na čipu. Mikropočítač = počítač postavený na bázi mikroprocesoru. Mikrokontrolér
VíceMikrokontroléry. Doplňující text pro POS K. D. 2001
Mikrokontroléry Doplňující text pro POS K. D. 2001 Úvod Mikrokontroléry, jinak též označované jako jednočipové mikropočítače, obsahují v jediném pouzdře všechny podstatné části mikropočítače: Řadič a aritmetickou
VíceAlgoritmizace a programování
Algoritmizace a programování Struktura počítače - pokračování České vysoké učení technické Fakulta elektrotechnická Ver.1.10 J. Zděnek 2015 Systémová struktura počítače pokrač. Systém přerušení A8B14ADP
VícePrincipy komunikace s adaptéry periferních zařízení (PZ)
Principy komunikace s adaptéry periferních zařízení (PZ) Několik možností kategorizace principů komunikace s externími adaptéry, např.: 1. Podle způsobu adresace registrů, které jsou součástí adaptérů.
VíceProcesor Intel Pentium (1) Procesor Intel Pentium (3) Procesor Intel Pentium Pro (1) Procesor Intel Pentium (2)
Procesor Intel Pentium (1) 32-bitová vnitřní architektura s 64-bitovou datovou sběrnicí Superskalární procesor: obsahuje více než jednu (dvě) frontu pro zřetězené zpracování instrukcí (značeny u, v) poskytuje
VíceAkademický rok: 2004/05 Datum: Příjmení: Křestní jméno: Osobní číslo: Obor:
Západočeská univerzita v Plzni Písemná zkouška z předmětu: Zkoušející: Katedra informatiky a výpočetní techniky Počítačová technika KIV/POT Dr. Ing. Karel Dudáček Akademický rok: 2004/05 Datum: Příjmení:
VícePaměti Josef Horálek
Paměti Josef Horálek Paměť = Paměť je pro počítač životní nutností = mikroprocesor z ní čte programy, kterými je řízen a také do ní ukládá výsledky své práce = Paměti v zásadě můžeme rozdělit na: = Primární
VícePár odpovědí jsem nenašla nikde, a tak jsem je logicky odvodila, a nebo jsem ponechala odpověď z pefky, proto je možné, že někde bude chyba.
Odpovědi jsem hledala v prezentacích a na http://www.nuc.elf.stuba.sk/lit/ldp/index.htm Pár odpovědí jsem nenašla nikde, a tak jsem je logicky odvodila, a nebo jsem ponechala odpověď z pefky, proto je
VíceRoman Výtisk, VYT027
Roman Výtisk, VYT027 Ohlédnutí za architekturou AMD K8 Představení architektury procesoru AMD K10 Přínos Struktura cache IMC, HyperTransport sběrnice Použitá literatura Ohlášení x86-64 architektury 5.
Více09. Memory management. ZOS 2006, L.Pešička
09. Memory management ZOS 2006, L.Pešička Správa paměti paměťová pyramida absolutní adresa relativní adresa počet bytů od absolutní adresy fyzický prostor adres fyzicky k dispozici výpočetnímu systému
VíceZákladní principy konstrukce systémové sběrnice - shrnutí. Shrnout základní principy konstrukce a fungování systémových sběrnic.
Základní principy konstrukce systémové sběrnice - shrnutí Shrnout základní principy konstrukce a fungování systémových sběrnic. 1 Co je to systémová sběrnice? Systémová sběrnice je prostředek sloužící
VíceObsah. Kapitola 1 Skříně počítačů 15. Kapitola 2 Základní deska (mainboard) 19. Kapitola 3 Napájecí zdroj 25. Úvod 11
Obsah Úvod 11 Informace o použitém hardwaru 12 Několik poznámek k Windows 13 Windows XP 13 Windows Vista 13 Kapitola 1 Skříně počítačů 15 Typy skříní 15 Desktop 15 Tower (věžová provedení) 15 Rozměry skříní
VíceProvádění instrukcí. procesorem. Základní model
procesorem 1 Základní model Kód programu (instrukce) a data jsou uloženy ve vnější paměti. Procesor musí nejprve z paměti přečíst instrukci. Při provedení instrukce podle potřeby čte nebo zapisuje data
VíceC2115 Praktický úvod do superpočítání
C2115 Praktický úvod do superpočítání IX. lekce Petr Kulhánek, Tomáš Bouchal kulhanek@chemi.muni.cz Národní centrum pro výzkum biomolekul, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, CZ-61137
VíceStrojový kód. Instrukce počítače
Strojový kód Strojový kód (Machine code) je program vyjádřený v počítači jako posloupnost instrukcí procesoru (posloupnost bajtů, resp. bitů). Z hlediska uživatele je strojový kód nesrozumitelný, z hlediska
VíceArchitektura procesoru ARM
Architektura procesoru ARM Bc. Jan Grygerek GRY095 Obsah ARM...3 Historie...3 Charakteristika procesoru ARM...4 Architektura procesoru ARM...5 Specifikace procesoru...6 Instrukční soubor procesoru...6
VícePokročilé architektury počítačů
Pokročilé architektury počítačů Architektura IO podsystému České vysoké učení technické, Fakulta elektrotechnická A4M36PAP Pokročílé architektury počítačů Ver.1.00 2010 1 Co je úkolem? Propojit jednotlivé
VíceOsobní počítač. Zpracoval: ict Aktualizace: 10. 11. 2011
Osobní počítač Zpracoval: ict Aktualizace: 10. 11. 2011 Charakteristika PC Osobní počítač (personal computer - PC) je nástroj člověka pro zpracovávání informací Vyznačuje se schopností samostatně pracovat
VíceCíl přednášky: Obsah přednášky:
Architektury počítačů na bázi sběrnice PCI Cíl přednášky: Vysvětlit principy architektur PC na bázi sběrnice PCI. Obsah přednášky: Základní architektury PC na bázi PCI. Funkce northbridge a southbridge.
VíceVÝUKOVÝ MATERIÁL. 3. ročník učebního oboru Elektrikář Přílohy. bez příloh. Identifikační údaje školy
VÝUKOVÝ MATERIÁL Identifikační údaje školy Číslo projektu Název projektu Číslo a název šablony Autor Tematická oblast Číslo a název materiálu Anotace Vyšší odborná škola a Střední škola, Varnsdorf, příspěvková
VícePaměťový podsystém počítače
Paměťový podsystém počítače typy pamětových systémů počítače virtuální paměť stránkování segmentace rychlá vyrovnávací paměť 30.1.2013 O. Novák: CIE6 1 Organizace paměťového systému počítače Paměťová hierarchie...
VíceHardware. Příklad převodu čísla: =1*32+0*16+0*8+1*4+0*2+1*1= Převod z dvojkové na desítkovou Sčítání ve dvojkové soustavě
1 Hardware Dvojková soustava Pro zápis čísel v počítači se používá dvojková soustava, kdy se jakékoliv číslo zapisuje jen pomocí nul (0 Voltů) a jedniček (5V). Např.: 9 10 =1001 2 nebo 75 10 =1001011 2
VíceObsluha periferních operací, přerušení a jeho obsluha, vybavení systémových sběrnic
Obsluha periferních operací, přerušení a jeho obsluha, vybavení systémových sběrnic 1 Cíl přednášky Zabývat se principy využití principů přerušení. Popsat, jak se tyto principy odrazily v konstrukci systémových
VícePB153 Operační systémy a jejich rozhraní
PB153 Operační systémy a jejich rozhraní Něco málo o hardwaru 1 Historie: dávkové systémy 2 První počítače obrovské stroje zabírající patra budov velice drahé I/O zařízení: děrné štítky, děrná páska, magnetická
VíceZÁKLADY PROGRAMOVÁNÍ. Mgr. Vladislav BEDNÁŘ 2013 1.3 2/14
ZÁKLADY PROGRAMOVÁNÍ Mgr. Vladislav BEDNÁŘ 2013 1.3 2/14 Co je vhodné vědět, než si vybereme programovací jazyk a začneme programovat roboty. 1 / 14 0:40 1.3. Vliv hardware počítače na programování Vliv
VíceAGP - Accelerated Graphics Port
AGP - Accelerated Graphics Port Grafiku 3D a video bylo možné v jisté vývojové etapě techniky pracovních stanic provozovat pouze na kvalitních pracovních stanicích (cena 20 000 USD a více) - AGP představuje
VíceArchitektura a koncepce OS OS a HW (archos_hw) Architektura a koncepce OS Jádro OS (archos_kernel) Architektura a koncepce OS Typy OS (archos_typy)
Architektura a koncepce OS OS a HW (archos_hw) Aby fungoval OS s preemptivním multitaskingem, musí HW obsahovat: 1. (+2) přerušovací systém (interrupt system) 2. (+2) časovač Při používání DMA: 1. (+1)
VíceServer je v informatice obecné označení pro počítač, který poskytuje nějaké služby nebo počítačový program, který tyto služby realizuje.
Server je v informatice obecné označení pro počítač, který poskytuje nějaké služby nebo počítačový program, který tyto služby realizuje. Servery jsou buď umístěny volně nebo ve speciální místnosti, kterou
VíceCílem kapitoly je seznámit studenta s pamětmi. Jejich minulostí, současností a hlavnímu parametry.
Paměti Cílem kapitoly je seznámit studenta s pamětmi. Jejich minulostí, současností a hlavnímu parametry. Klíčové pojmy: paměť, RAM, rozdělení pamětí, ROM, vnitřní paměť, vnější paměť. Úvod Operační paměť
VícePaměť počítače. 0 (neprochází proud) 1 (prochází proud)
Paměť počítače Paměť je nezbytnou součástí jakéhokoli počítače. Slouží k uložení základních informací počítače, operačního systému, aplikačních programů a dat uživatele. Počítače jsou vybudovány z bistabilních
VíceArchitektura Intel Atom
Architektura Intel Atom Štěpán Sojka 5. prosince 2008 1 Úvod Hlavní rysem Atomu je podpora platformy x86, která umožňuje spouštět a běžně používat řadu let vyvíjené aplikace, na které jsou uživatelé zvyklí
VícePřidělování paměti II Mgr. Josef Horálek
Přidělování paměti II Mgr. Josef Horálek Techniky přidělování paměti = Přidělování jediné souvislé oblasti paměti = Přidělování paměti po sekcích = Dynamické přemisťování sekcí = Stránkování = Stránkování
VíceVnější paměti. Vnější paměti. Dělení podle materiálu a fyzikálních principů
Vnější paměti Cílem této kapitoly je seznámit s principy činnosti a základní stavbou vnějších pamětí, které jsou nezbytné pro práci počítače a dlouhodobé uchování dat. Klíčové pojmy: Paměťové médium, přenosová
VíceSbě b r ě n r i n ce
Sběrnice Sběrnice paralelní & sériové PCI, PCI-X PCI Express, USB Typ přenosu dat počet vodičů & způsob přenosu interní & externí ISA, PCI, PCI express & USB, FireWare Lokální & universální VL Bus PCI
VíceHW počítače co se nalézá uvnitř počítačové skříně
ZVT HW počítače co se nalézá uvnitř počítačové skříně HW vybavení PC Hardware Vnitřní (uvnitř počítačové skříně) Vnější ( ) Základní HW základní jednotka + zobrazovací zařízení + klávesnice + (myš) Vnější
VíceSystém adresace paměti
Systém adresace paměti Základní pojmy Adresa fyzická - adresa, která je přenesena na adresní sběrnici a fyzicky adresuje hlavní paměť logická - adresa, kterou má k dispozici proces k adresaci přiděleného
VíceKoncepce DMA POT POT. Při vstupu nebo výstupu dat se opakují jednoduché činnosti. Jednotlivé kroky lze realizovat pomocí speciálního HW.
p 1 Koncepce DMA Při vstupu nebo výstupu dat se opakují jednoduché činnosti. Jednotlivé kroky lze realizovat pomocí speciálního HW. Čekání na připravenost V/V Přenos paměť V/V nebo V/V paměť Posun pointeru
VícePři překrývání se využívá toho, že ne všechny moduly programu jsou vyžadovány současně. Jakmile skončí využívání jednoho
Operační systémy Tomáš Hudec 9 Správa paměti, metody alokace paměti, virtualizace paměti Obsah: 9.1 Techniky přidělování paměti, 9.1.1 Pevné dělení paměti, 9.1.1.1 Stejně velké oblasti, 9.1.1.2 Různě velké
VíceDělení pamětí Volatilní paměti Nevolatilní paměti. Miroslav Flídr Počítačové systémy LS /11- Západočeská univerzita v Plzni
ělení pamětí Volatilní paměti Nevolatilní paměti Počítačové systémy Vnitřní paměti Miroslav Flídr Počítačové systémy LS 2006-1/11- Západočeská univerzita v Plzni ělení pamětí Volatilní paměti Nevolatilní
VíceVstupně výstupní moduly. 13.přednáška
Vstupně výstupní moduly 13.přednáška Vstupně-výstupn výstupní modul (I/O modul) Přídavná zařízení sloužící ke vstupu a výstupu dat nebo k uchovávání a archivaci dat Nejsou připojována ke sběrnici přímo,
VícePřednášející: Zdeněk Kotásek. Ústav počítačových systémů, místnost č. 25
PERIFERNÍ ZAŘÍZENÍ Přednášející: Zdeněk Kotásek Ústav počítačových systémů, místnost č. 25 1 Periferní operace základní principy Na periferní operaci se podílejí: počítač systémová sběrnice adaptér V/V
Více3. Počítačové systémy
3. Počítačové systémy 3.1. Spolupráce s počítačem a řešení úloh 1. přímý přístup uživatele - neekonomické. Interakce při odlaďování programů (spusť., zastav.,krok, diagnostika) 2. dávkové zpracování (batch
VíceMetody připojování periferií BI-MPP Přednáška 2
Metody připojování periferií BI-MPP Přednáška 2 Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D. Katedra počítačových systémů Fakulta informačních technologií České vysoké učení technické v Praze Miroslav Skrbek 2010,2011
VíceÚvod do architektur personálních počítačů
Úvod do architektur personálních počítačů 1 Cíl přednášky Popsat principy proudového zpracování informace. Popsat principy zřetězeného zpracování instrukcí. Zabývat se způsoby uplatnění tohoto principu
VíceStruktura a architektura počítačů (BI-SAP) 10
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 10 doc. Ing. Hana Kubátová, CSc. Katedra číslicového návrhu Fakulta informačních technologii
VíceCache paměti (1) Cache paměť: V dnešních počítačích se běžně používají dva, popř. tři druhy cache pamětí:
Cache paměti (1) Cache paměť: rychlá vyrovnávací paměť mezi rychlým zařízením (např. procesor) a pomalejším zařízením (např. operační paměť) vyrobena z obvodů SRAM s přístupovou dobou 1-20 ns V dnešních
VíceManagement procesu I Mgr. Josef Horálek
Management procesu I Mgr. Josef Horálek Procesy = Starší počítače umožňovaly spouštět pouze jeden program. Tento program plně využíval OS i všechny systémové zdroje. Současné počítače umožňují běh více
VíceGymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto
Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto Registrační číslo projektu Šablona Autor CZ.1.07/1.5.00/34.0951 III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY PROSTŘEDNICTVÍM ICT Mgr. Jana Kubcová Název
Více