Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Podobné dokumenty
Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Sběrnicová struktura PC Interní počítačové paměti PC

Technické prostředky počítačové techniky

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Sběrnicová struktura PC Interní počítačové paměti PC

Informační a komunikační technologie

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

HW počítače co se nalézá uvnitř počítačové skříně

PROCESOR. Typy procesorů

Paměťové prvky. ITP Technika personálních počítačů. Zdeněk Kotásek Marcela Šimková Pavel Bartoš

Paměti EEPROM (1) Paměti EEPROM (2) Paměti Flash (1) Paměti EEPROM (3) Paměti Flash (2) Paměti Flash (3)

Cílem kapitoly je seznámit studenta s pamětmi. Jejich minulostí, současností a hlavnímu parametry.

Architektura počítače

Paměti Josef Horálek

Procesor. Procesor FPU ALU. Řadič mikrokód

Architektury CISC a RISC, uplatnění v personálních počítačích

Cílem kapitoly je seznámit studenta s pamětmi. Jejich minulostí, současností, budoucností a hlavními parametry.

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Paměti polovodičové. Jedná se o mikroelektronické obvody s velkou hustotou integrace.

Základní deska (1) Parametry procesoru (2) Parametry procesoru (1) Označována také jako mainboard, motherboard

Miroslav Flídr Počítačové systémy LS /21- Západočeská univerzita v Plzni

Úvod do architektur personálních počítačů

Paměti. Paměť je zařízení, které slouží k ukládání programů a dat, s nimiž počítač pracuje

Vítězslav Bártl. březen 2013

Hardware ZÁKLADNÍ JEDNOTKA

CHARAKTERISTIKY MODELŮ PC

Pojem architektura je převzat z jiného oboru lidské činnosti, než počítače.

Operační paměti počítačů PC

Paměti operační paměti

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Způsoby realizace paměťových prvků

Paměť počítače. 0 (neprochází proud) 1 (prochází proud)

Sekvenční logické obvody

2.9 Vnitřní paměti. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu

Petr Havíček HAV319. Rodina procesorů Intel Nehalem (historie a vývoj)

Ne vždy je sběrnice obousměrná

Obecný popis základní jednotky

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Parametry pamětí vybavovací doba (tj. čas přístupu k záznamu v paměti) = 10 ns ms rychlost toku dat (tj. počet přenesených bitů za sekundu)

Přednášky o výpočetní technice. Hardware teoreticky. Adam Dominec 2010

Architektura AMD K10. Kozelský Martin, koz230. Datum:

2010/2011 ZS. z HW pohledu 640 kb ought to be enough for anybody. Bill Gates, 1981

Charakteristika dalších verzí procesorů v PC

Paměti EEPROM (1) 25/07/2006 1

Kubatova Y36SAP procesor - control unit obvodový a mikroprogramový řadič RISC Y36SAP-control unit 1

Hardware. Příklad převodu čísla: =1*32+0*16+0*8+1*4+0*2+1*1= Převod z dvojkové na desítkovou Sčítání ve dvojkové soustavě

Paměti Rambus DRAM (RDRAM) Paměti Flash Paměti SGRAM

SWI120 ZS 2010/ hookey.com/digital/

INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE

Historie výpočetní techniky Vývoj počítačů 4. generace. 4. generace mikroprocesor

Architektura počítačů

Architektura počítačů

Základy informatiky. 2. Přednáška HW. Lenka Carr Motyčková. February 22, 2011 Základy informatiky 2

Intel (2) Intel (1) Intel (3) Intel (4) Intel (6) Intel (5) Nezřetězené zpracování instrukcí:

PAMĚTI ROM, RAM, EPROM, EEPROM

Historie počítačů v kostce. Marek Kocián, KOC322 Daniel Kapča, KAP077

Paměti a jejich organizace

2.8 Procesory. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu

Výstavba PC. Vývoj trhu osobních počítačů

Identifikátor materiálu: ICT-1-08

Shrnutí předcházející přednášky

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

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ

Paměti EEPROM (1) Paměti EEPROM (2) Paměti Flash (1) Paměti EEPROM (3) Paměti Flash (2) Paměti Flash (3)

Základní pojmy informačních technologií

Název školy: Základní škola a Mateřská škola Žalany

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 10

Hardware. Z čeho se skládá počítač

Další aspekty architektur CISC a RISC Aktuálnost obsahu registru

Paměti Rambus DRAM (RDRAM) Paměti Flash Paměti SGRAM

Procesory a paměti Procesor

Vícejádrový procesor. Dvě nebo více nezávislých jader Pro plné využití. podporovat multihreading

1 Paměť a číselné soustavy

Úvod do programování a práce s počítačem 2

PAVIRO Zesilovač PVA-2P500

Činnost CPU. IMTEE Přednáška č. 2. Několik úrovní abstrakce od obvodů CPU: Hodinový cyklus fáze strojový cyklus instrukční cyklus

Dělení pamětí Volatilní paměti Nevolatilní paměti. Miroslav Flídr Počítačové systémy LS /11- Západočeská univerzita v Plzni

Identifikátor materiálu: ICT-1-06

Počítačová sestava paměti, operační paměť RAM

Paměti Rambus DRAM (RDRAM) Paměti Flash Paměti SGRAM

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE. Fakulta elektrotechnická POČÍTAČE PRO ŘÍZENÍ. Doc. Ing. Jiří Bayer, CSc Ing. Pavel Píša Ing.

Paměti počítače ROM, RAM

Paměti v PC - souhrn

Základní deska (1) Označována také jako mainboard, motherboard. Deska plošného spoje tvořící základ celého počítače Zpravidla obsahuje:

DUM č. 10 v sadě. 31. Inf-7 Technické vybavení počítačů

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Typy pamětí. Hierarchické uspořádání paměťového subsystému počítače.

Část 1 ZÁKLADNÍ RYSY VÝPOČETNÍ PROSTŘEDKŮ DOSTUPNÝCH NA IT4INNOVATIONS

Operační systém teoreticky

V 70. letech výzkumy četnosti výskytu instrukcí ukázaly, že programátoři a

POLOVODIČOVÉ PAMĚTI. 1. Polovodičové paměti RAM. Paměťová buňka SRAM. řádkové vodiče. sloupcové vodiče. 1.1 Statická paměť RAM (SRAM)

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Hardware počítačů. Architektura počítačů Paměti počítačů Aritmetika - ALU Řadič

Převodník DL232. Návod pro instalaci. Docházkový systém ACS-line. popis DL232.doc - strana 1 (celkem 5) Copyright 2013 ESTELAR

Intel Procesor a jeho konstrukce. Vývojové typy, činnost procesoru

Pokročilé architektury počítačů

PROCESORY. Typy procesorů

Trocha historie. Jednotlivé komponenty

Transkript:

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: Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC ROM RAM Paměti typu CACHE IN2-2 1

3. 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 pro ukládání dat (paměť) zařízení pro vstup dat (např. klávesnice, myš, ) a výstup dat (např. monitor, tiskárna, ) Vstupy Paměť Výstupy Procesor ALU ŘADIČ Sběrnice John von Neumann koncepce počítače 2

Mikropočítač Vstupy Paměť Výstupy řídící sběrnice Procesor Mikroprocesor ALU ŘADIČ adresní sběrnice datová sběrnice 3

Procesor datová sběrnice - přenáší zpracovávaná data Řadič Aritmeticko - logická jednotka ALU adresní sběrnice - zajišťuje vybírání správných adres nebo dat řídící sběrnice - přenos řídících a synchronizačních signálů datová sběrnice adresní sběrnice řídící sběrnice napájení Výkonný díl počítače Zpracovává a vykonává instrukce zadané programem 4

Mooreův zákon Gordon Moore 1965 5

Procesor Výkon procesoru parametr MIPS (Mega Instruction per Second) FLOPS (Floating Point Operation Per Second) Odpověď na otázku: Kolikabitový je Výkonnost procesoru ovlivňují následující faktory: počítač? Šířka slova - počet bitů, které může procesor v daném okamžiku zpracovat, často totožná s šířkou datové sběrnice (počet bitů, které mohou být v daném okamžiku předávány mezi komponenty počítače) taktovací frekvence - počet cyklů zpracování, které provede procesor za 1vteřinu soubor instrukcí (efektivita mikrokódu) šířka datové sběrnice procesoru kapacita cache velikost adresovatelné paměti Vykonání instrukce procesoru vyžaduje jednotky až desítky taktů (strojových cyklů) 6

Mikroinstrukce - elementární operace, kterou je procesor schopen vykonat na jeden takt Instrukční sada mikroprocesoru je soubor instrukcí, které je procesor schopen vykonávat obsahuje instrukce pro přesuny dat mezi pamětí a registry, instrukce pro aritmetické a logické funkce, instrukce pro řízení programu a systémové instrukce. Dále pak i instrukce pro koordinaci ve víceprocesorovém prostředí a instrukce pro multimediální programy Druhy mikroprocesorů dle velikosti instrukční sady: CISC (Complete Instruction Set Computer) - vybavení procesoru co nejúplnější instrukční sadou (převládají u PC) RISC (Reduced Instruction Set Computer) - pouze základní instrukce a instrukce pro konkrétní aplikace (Workstation,..) Hybridní - současné procesory - podporují CISC, ale vnitřní strukturou jsou více podobné typu RISC Další důležité parametry: vnitřní paměť CACHE - tzv. first level cache - velmi rychlá statická paměť RAM, integrovaná do mikroprocesoru co nejblíže ALU second level cache větší, vzdálenější od ALU, pomalejší Vícejádrový procesor je obvod obsahující několik jader procesorů a logiku sloužící k jejich vzájemnému propojení. 7

Mikroprocesor Chladič používá se ke snížení teploty procesoru Aktivní chladič ventilátor Napájení ventilátoru Pasivní chladič 8

Mikroprocesor Systém přerušení: Přerušení - je signál řídící sběrnicde, který k mikroprocesoru vyšle (generuje) hardwarové zařízení nebo program Vektor přerušení - každé přerušení je identifikováno svým číslem. Vektor přerušení ukazuje na adresu v paměti, kde je uložen obslužný program přerušení. Před skokem na vektor přerušení uloží mikroprocesor svůj momentální stav do registrů zásobníku - možnost pokračování v činnosti po obsluze přerušení. architektura mikroprocesoru určuje způsob zpracování instrukcí: sekvenčně, tj. jedna za druhou, superskalárně, tzn. nezávisle na sobě. 9

Mikroprocesor Blokové schéma mikroprocesoru (Intel 8080) 10

Parametry mikroprocesorů Vývoj procesorů Intel 11

Parametry mikroprocesorů Intel Pentium 4 Northwood (Intel Pentium uveden na trh v roce 1993, Pentium 4 v 11/2000) 55 milionů tranzistorů (32 nm technologie) 217 mm 2, spotřeba až 80 W interní cache 1. úrovně L1 8 kb zaintegrována i paměť cache L2 512 kb přenosová rychlost system bus: 6.4 GB/s (800 MHz) vnitřní frekvence: až 2,4 GHz napájecí napětí: 1,5 V 12

Intel Core i7-5960x technologie: Haswell-E Parametry mikroprocesorů 1,17 miliardy tranzistorů (22 nm technologie) 8 fyzických jáder (16 vláken programu) 248 mm2, spotřeba až 140 W 8 x interní cache 1. úrovně - L1 32 kb 8 x cache L2 256 kb, cache L3 20 MB přenosová rychlost system bus: 6.4 GB/s (800 MHz) vnitřní frekvence: 4 GHz napájecí napětí 1,051 V Neintelovské procesory: podmínka pro PC: Intel compatible 13

Intel Core i7-5960x 14

Vstupy Paměť Výstupy řídící sběrnice Mikroprocesor adresní sběrnice datová sběrnice 15

Počítačové paměti Charakteristické parametry vybavovací doba přenosová rychlost kapacita paměti zda se paměť po vypnutí počítače vymaže možnost pouze číst nebo také zapisovat 16

Vnitřní paměť ROM - Read Only Memory paměť pouze pro čtení uchování dat i po odpojení napájení pro uchování neměnných dat a programů ROM Paměť datová sběrnice adresní sběrnice řídící sběrnice BIOS - základní program pro otestování a nastavení počítače po zapnutí a instrukce pro zavedení operačního systému (Basic Input/Output System) napájení 17

ROM-BIOS [Basic Input/Output System] Základní program pro otestování a nastavení počítače po zapnutí a instrukce pro zavedení operačního systému. Jde o první program, který se v PC spouští při každém zapnutí. Jakmile se BIOS nastartuje, nejprve určí, které periferie jsou k PC připojené a zda jsou aktivní. Potom načte operační systém z privilegovaného média do paměti RAM a spustí jej. 18

ROM - Read Only Memory Vnitřní paměť Zaznamenání dat již při výrobě, nelze je již změnit Varianty: PROM (Programable ROM) - paměť lze JEDNOU naprogramovat v programátoru, nelze ji přepsat EPROM (Erasable PROM) - lze působením UV světla smazat a naprogramovat znovu EEPROM (Electrically EPROM) - elektricky mazatelná a přeprogramovatelná (po bytech) doba pamatování omezena na cca 10-20 let Flash-PROM verze EEPROM - viz RAM, ale po odpojení napětí se nevymaže 19

Vnitřní paměť RAM (Random Access Memory) - paměť s libovolným přístupem umožňují čtení i zápis po odpojení napájení ztráta dat kritický parametr = vybavovací doba ROM RAM datová sběrnice adresní sběrnice řídící sběrnice napájení 20

Statická RAM uchování dat formou bistabilních klopných obvodů rychlá větší spotřeba dražší paměti typu cache Dynamická RAM Polovodičové paměti RAM bistabilní = obvod, který je schopen setrvávat stabilně v jednom ze dvou stavů, dokud není signálem zvenčí přinucen překlopit se do druhého stavu Hodnota výstupu 0 a 1 v závislosti na hodnotě naposledy přivedeného vstupu Pro každý bit své kapacity klopný obvod plus ovládací logika uchování dat formou vybíjených kondenzátorů nutnost obnovování zapsaných dat (refresh cycle) pomalejší menší spotřeba levnější operační paměti CMOS RAM malá spotřeba zápis parametrů BIOS napájena z baterie integrace hodin reálného času 21

Fyzická organizace operační paměti základní díl paměti = paměťový modul 3 hlavní typy: - SIMM - DIMM - RIMM - Rambus In-line Memory Module přidávání devátého (paritního) bitu ECC (Error Chacking and Correcting) - samoopravný kód 22

Fyzická organizace operační paměti - DDR4 moduly až 64 GB double-data-rate synchronous dynamic random access memory k přenosu dat dochází při každé změně hodinového signálu, tedy při jeho nástupné i sestupné hraně 23

cena kapacita, vybavovací doba Technické prostředky počítačové techniky Hierarchie pamětí Registry Cache Hlavní paměť Vyrovnávací paměť ROM Vnější paměť Nespřažená vnější paměť 24

procesor Paměť typu CACHE CACHE: rychlá statická RAM umožňuje uchování části obsahu pomalejší operační paměti (většinou dynamické RAM) přepisuje se do ní obsah části operační paměti, se kterou se častěji pracuje zrychluje činnost paměti počítače cache Převzetí adres z OP obsah do cache operační paměť sběrnice 25

CACHE: rychlá statická RAM umožňuje uchování části obsahu pomalejší operační paměti (většinou dynamické RAM) přepisuje se do ní obsah části operační paměti, se kterou se častěji pracuje zrychluje činnost paměti počítače procesor cache Paměť typu CACHE obsah do v cache operační paměť sběrnice 26

Paměť typu CACHE CACHE: rychlá statická RAM umožňuje uchování části obsahu pomalejší operační paměti (většinou dynamické RAM) přepisuje se do ní obsah části operační paměti, se kterou se častěji pracuje zrychluje činnost paměti počítače operační paměť procesor cache Převzetí adres z OP obsah do cache sběrnice 27