VÝUKOVÝ MATERIÁL. 3. ročník učebního oboru Elektrikář Přílohy. bez příloh. Identifikační údaje školy

Transkript

1 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 organizace Bratislavská 2166, Varnsdorf, IČO: tel CZ.1.07/1.5.00/ Pro vzdělanější Šluknovsko 32 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT 0305 Ing. Pavel Hroza Sekvenční logické obvody VY_32_INOVACE_0305_319 Další vývoj procesorů Vytvořeno Určeno pro 3. ročník učebního oboru Elektrikář Přílohy bez příloh

2 Další vývoj procesorů Ing. Pavel Hroza

3 Další vývoj procesorů Vývoj procesorů: zvyšování frekvence (okolo 4 GHz narážíme na fyzikální zákony) zmenšování plochy čipu (nárůst hustoty integrace, zmenšení rozměrů součástek a vodivých cest dnes až na úroveň cca 20 nm) paralelní zpracování (více jader či procesorů)

4 Další vývoj procesorů Vzhledem k tomu, že nelze frekvenci zvyšovat donekonečna (limitující jsou generování ztrátového tepla a rozměry atomu), je snaha zvyšovat výkon pomocí paralelního zpracování.

5 Paralelní zpracování 1 Existují tři základní přístupy k paralelnímu zpracování: Clustering propojím více samostatných počítačů a vytvořím jeden virtuální velmi výkonný. Každý počítač má svou fyzickou paměť a další periferie a komunikují prostřednictvím počítačové sítě.

6 Paralelní zpracování 2 Multiprocessing jeden počítač má více samostatných procesorů. Procesory i operační systém musí multiprocessing podporovat. Operační paměť je společná pro všechny procesory, stejně tak ostatní periferie. V osobních počítačích se dnes nepoužívá, používá se u superpočítačů a vědeckých počítačů.

7 Paralelní zpracování 3 Multicore (vícejádrový procesor) na jednom chipu je v jednom procesoru více jader (2 16). Každé jádro zpracovává samostatný program. Dnešní trend v osobních počítačích (procesory Core 2 Duo, Core i3, i5, i7, AMD Opteron )

8 Další vývoj Hyperthreading, multithreading vícevláknovost, znamená to, že jedno jádro procesoru je schopno v jednom okamžiku provádět více vláken jednoho programu. To znamená, že zpracovává dva sledy instrukcí najednou. Nelze to vždy a stále, někdy na sebe musí vlákna čekat. Velmi častá vlastnost moderních procesorů.

9 Operační systém Základní programové vybavení univerzálního počítače (jednoúčelové počítače často nemají operační systém). Slouží k interakci mezi uživatelem a hardwarem a mezi aplikačním programovým vybavením a hardwarem.

10 Dělení OS Podle uživatelského rozhraní grafické (Windows, MacOS, Symbian ) textové (Unix, Linux, MS-DOS )

11 Dělení OS Podle současně běžícího počtu úloh jednoúlohové (single task) v jednom okamžiku je zpracováván pouze jeden program, pro spuštění dalšího programu je nutné ten první ukončit (MS-DOS) víceúlohové (multitasking) v jednom okamžiku může běžet více než jeden program (ve skutečnosti může být v jednom okamžiku na jednom jádře jednoho procesoru vykonáván také pouze jeden program, ale programy se velmi rychle na procesoru střídají, takže uživatel má pocit, že běží souběžně).

12 Dělení OS Podle počtu uživatelů (týká se síťových operačních systémů) jednouživatelské v jednu chvíli může na systému pracovat pouze jeden uživatel víceuživatelské v jednu chvíli může na systému pracovat více uživatelů (prostřednictvím vzdáleného přístupu, více terminálů a podobně). Víceuživatelské mají podporu pro přístupová práva a další bezpečnostní mechanismy.

13 Multitasking Multitasking dělíme na: Kooperativní programy spolupracují, uvolnění procesoru je zodpovědností každého programu, neexistuje správce procesů, který by program v případě zaseknutí ukončil dojde k zatuhnutí celého počítače Preemptivní existuje správce procesů, který řídí přidělování procesoru jednotlivým programům, v případě, že program neodpovídá, je mu procesor odebrán a program ukončen (většina moderních víceúlohových systémů)

14 Real Time OS Real-time operační systém operační systém pro práci v reálném čase. U běžného víceúlohového systému několik milisekund trvá, než se na procesor dostane správný proces. U kritických aplikací (řízení technologických procesů, sběr dat ) by to mohlo vadit, proto je real-time operační systém upraven tak, aby pro určité procesy byl přidělen procesor okamžitě po požadavku.

15 Úkoly operačního systému 1. Správa hardware mimo jiné ovladače, umožňuje jednotné ovládání různých typů hardware (tisk z aplikace na různé druhy tiskáren) a zajišťuje, že v jednom okamžiku nebude k jednomu hardware přistupovat více procesů. 2. Správa dat zajišťuje uložení dat na pevné disky, diskety a další úložiště, řeší souborové systémy (FAT, NTFS, EXT2/3/4 a podobně), přístupová práva k souborům a další

16 Úkoly operačního systému 3. Správa paměti hlídá, aby každá aplikace měla dostatečné množství paměti a aby nezasahovala do paměťového prostoru ostatních aplikací. V případě potřeby přiděluje a uvolňuje paměť aplikacím. 4. Správa procesů řídí přidělování procesoru jednotlivým procesům, v případě potřeby procesům procesor odnímá (při preemptivním multitaskingu).

17 Úkoly operačního systému 5. Základní interakce mezi počítačem a uživatelem poskytuje základní služby pro uživatele ovládání systému, spouštění aplikací a podobně. K tomuto účelu se často s operačním systémem dodávají jednoduché základní aplikace (Průzkumník, Poznámkový blok, Kalkulačka )

18 Procvičovací otázky Popište některé moderní trendy ve vývoji procesorů. Zjistěte, jaký procesor máte ve svém počítači. Jaké operační systémy znáte?

19 Zdroje ANTOŠOVÁ, M. Číslicová technika učebnice. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, ISBN

20 Metodický list Po ukončení výukové prezentace žáci diskutují na téma procvičovacích ukázek. Jednotlivé příklady jsou demonstrovány prakticky na věcech každodenní potřeby. Odpovědi na procvičovací otázky jsou v textu. Odpověď na druhou otázku je individuální. Operační systémy: Windows (různé varianty), Linux, Android, IOS