Uploaded by Frantisek Chytil

pocitac

advertisement
Princíp práce počítača
Von Neumannova schéma
John von Neumann
• Americký matematik maďarského pôvodu
(narodený 28.12.1903 v Budapešti, zomrel 5. 2.1957 vo Washington DC)
• V období II. sv. vojny sa spolupodieľal na riešení problémov
konštrukcie atómovej bomby z matematického hľadiska
• V rokoch 1944 – 1945 sa podieľal na stavbe prvého
elektronického počítača s označením EDVAC, bol riaditeľom
projektu - Electronic Computer Project
• V roku 1945 spoločne so svojimi spolupracovníkmi navrhol
schému fungovania počítača - Von Neumannovu architektúru
• Von Neumannova schéma počítača bola publikovaná v roku
1945 v článku "First Draft of a Report on the EDVAC"
• Na sklonku života sa zaoberal možnosťami prepojenia ľudského
mozgu a moderného počítača
Bloková schéma počítača
Bloky schémy (spracovanie)
•
•
•
•
•
ALU (aritmeticko logická jednotka)
Pamäť (operačná pamäť)
Radič (riadiaca jednotka počítača)
Vstupná jednotka (vstupné zariadenia)
Výstupná jednotka (výstupné zariadenia)
Komunikačné prvky (toky informácií)
•
•
•
Riadiace signály radiča
Stavové hlásenia radiča
Dátové toky
(Neumannova schéma)
Princíp činnosti počítača podľa von Neumanna
Rok 1945
Rok 2020
• Do operačnej pamäte sa pomocou vstupných
zariadení (klávesnica, myš, pevný disk, externé
vstupy) umiestni program, ktorý sa bude vykonávať
požadované výpočty. Rovnakým spôsobom sa do
pamäte umiestnia potrebné dáta.
• Prebehne vlastný výpočet, pričom jednotlivé kroky
vykonáva ALU. Táto jednotka je v priebehu výpočtu
spolu s ostatnými modulmi riadená radičom
procesora počítača. Medzivýsledky sú ukladané do
registrov procesora a do operačnej pamäte. Radič
procesora vyhodnotí zadaný príkaz, zistí akými
operáciami sa dá vyriešiť tieto informácie postúpi
ďalej ALU.
• Po skončení výpočtov sú výsledky poslané cez ALU na
výstupné zariadenia pomocou radiča komunikujúceho
s perifériami.
Procesor
Bloková schémá procesora Intel 8086
(Centrálna riadiaca jednotka)
Popis púzdra CPU 8086
• Riadiaca jednotka (RJ) - riadi činnosť celého
procesora vysielaním riadiacich signálov a
spracúvaním stavových hlásení pre radič v rámci
procesora, koordinuje spoluprácu a adresovanie
pamäte správne časovanie inštrukcií
• Aritmeticko-logická jednotka (ALU) – vykonáva
aritmetické a logické operácie. Obsahuje bloky
určené na aritmetické operácie ako sčítanie,
odčítanie, násobenie a delenie a bloky na
logické operácie ako porovnávanie a pod.
Úlohou ALU je krok po kroku vykonávať
program uložený v pamäti
• Procesor vykonáva inštrukcie programu
postupne, tak ako sú adresované RJ z operačnej
pamäte spracovanie prebieha v dvojkovej
sústave
Radič
(Radič periférií)
• Radič je spoločne s procesorom zodpovedný za
komunikáciu komponentov v počítači
• Pamäťový radič (Northbridge) – jeho úlohou je vysielať
riadiace signály, spracúvať stavové hlásenia a adresovať
pamäťové bloky operačnej pamäte a grafickej pamäte
• I/O radič (Southbridge) – má za úlohu vysielať riadiace
signály, spracúvať stavové hlásenia periférnych zariadení
(disky, displeje, klávesnice)
• Pre správne fungovanie procesora, radičov a periférnych
zariadení je dôležitý generátor hodín, ktorý generuje
hodinový signál slúžiaci na synchronizáciu zariadení v
počítači
Pamäť
(Operačná pamäť)
• Operačná pamäť slúži pre uloženie
programového kódu a dát programu. Zároveň
sú do nej ukladané medzi-výpočty a výsledky
• Hodnoty v operačnej pamäti sú
reprezentované binárnymi „0“ a „1“, ktoré sú v
pamäti umiestňované na rôznych miestach –
adresách. Adresy umiestnenia hodnôt sú
dekódované z údajov od radiča pamätí
Dekódovanie adresy
na zodpovedajúce
riadky a stĺpce v
RAM
• V pamäťovom module sa nachádza
elektronika, ktorá adresu prevádza adresu z
radiča pamäte na súradnicu pamäťového
miesta určenú po dekódovaní
zodpovedajúceho riadka a stĺpca
• Operačná pamäť sa vypnutím počítača
vynuluje, neslúži na trvalé uloženie údajov.
Vstupná jednotka
(V/V zariadenia)
Scanner
Klávesnica a myš
SSD disk M.2
SSD disk
• Vstupné zariadenia počítačov zabezpečujú
vstup údajov do počítača. Medzi najbežnejšie
vstupné zariadenia slúžia klávesnice, myši
• Pre spracovanie dokumentov sa používajú
skenery, ktoré využívajú optické snímanie
obrazu a jeho prevod do počítača. Pre vstup
obrazových dát formou obrázkov slúžia
digitálne fotoaparáty a kamery
• Pre pripojenie zariadení sa používajú rôzne
druhy káblov napr. (USB, PS/2, RJ45, IEEE 1394,
eSATA, SATA)
• Vstupno/výstupné zariadenia slúžiace na trvalé
uloženie údajov sú pevné disky a novšie SSD
disky a dátové pásky
Digitálny fotoaparát
Výstupná jednotka
(V/V zariadenia)
Laserová
tlačiareň
• Výstupné zariadenia počítačov zabezpečujú
výstup údajov z počítača. Medzi najbežnejšie
výstupné zariadenia monitory a tlačiarne
• Výstupné dáta sú za pomoci grafickej karty, ktorá
je riadená GPU zobrazované na monitore
počítača, to umožňuje spracúvať kancelárske
agendy, ale aj riešiť grafické a konštrukčné úlohy.
• Tlačiarne zabezpečujú výstup spravidla na papier
alebo iné médium, podľa technológie tlače sa
rozdeľujú na laserové, atramentové a ostatné
(napr. plottre, iné špecializované zariadenia)
LCD monitor
Atramentová
tlačiareň
3D
tlačiareň
• Pre pripojenie zariadení sa používajú rôzne druhy
káblov napr. (USB, PS/2, RJ45, IEEE 1394, eSATA,
SATA)
Plotter grafický/rezací
Zoznam zdrojov
Internet:
John von Neumann
https://en.wikipedia.org/wiki/John_von_Neumann
Koncepcia Johna von Neumanna https://sk.wikipedia.org/wiki/Koncepcia_Johna_von_Neumanna
Von Neumannova schéma
https://oskole.detiamy.sk/clanok/von-neumannova-schema-3989
EDVAC
https://www.thocp.net/hardware/edvac.htm
Centrální procesorová jednotka
Čipová sada
Elektronická paměť
Monitor (obrazovka)
Počítačová tiskárna
https://cs.wikipedia.org/wiki/Centr%C3%A1ln%C3%AD_procesorov%C3%A1_jednotka
https://cs.wikipedia.org/wiki/%C4%8Cipov%C3%A1_sada
https://cs.wikipedia.org/wiki/Elektronick%C3%A1_pam%C4%9B%C5%A5
https://cs.wikipedia.org/wiki/Monitor_(obrazovka)
https://cs.wikipedia.org/wiki/Po%C4%8D%C3%ADta%C4%8Dov%C3%A1_tisk%C3%A1rna
Download