1 Hardver Struktura računarskog sistema Svaki računarski sistem treba da obezbedi mogućnost učitavanja ulaznih podataka, njihovu obradu (procesiranje) a zatim čuvanje i/ili prikazivanje rezultata na nekom spoljašnjem medijumu. S obzirom da operacije obrade podataka mogu da budu složene neophodno je čuvati podatke koji predstavljaju međurezultate obrade. Ovo predstavlja opšte funkcionisanje računarskog sistema pa samim tim možemo da kažemo da računarski sistem mora da poseduje procesor (centralni) koji vrši obradu podataka, unutrašnju memoriju u kojoj se čuvaju podaci koji su predmet obrade i odgovarajuće ulazno/izlazne uređaje pomoću kojih se podaci učitavaju odnosno zapisuju ili prikazuju. Ovi osnovni uređaji moraju biti međusobno povezani kako bi računarski sistem mogao da realizuje svoje osnovne operacije. Fon Nojmanova mašina Američki matematičar Džon fon Nojman je 1945. godine objavio nacrt izveštaja u kome je izložio ideju za konstrukciju računara koji bi mogao da učita i čuva program sastavljen od niza konkretnih operacija i da ga izvrši na korisnički zahtev. Džon fon Nojman je ovaj računar nazvao EDVAC (Electronic Descrete Variable Automatic Computer). Iako njegova zamisao nikad nije prošla fazu nacrta, arhitektura računara koju je on predložio dobila je po njemu naziv „Fon Nojmanova arhitektura“. Fon Nojmanova arhitektura je predstavljala osnov za mnoge generacije računara koje su sledile. Osnovni principi Fon Nojmanove arhitekture su [Mitic]: ...pošto je takav uređaj prvenstveno računar, on bi trebalo dosta često da izvodi osnovne aritmetičke operacije. Te operacije su sabiranje, oduzimanje, množenje i deljenje. Stoga je razumljivo da treba da sadrži specijalizovane organe koji obavljaju te operacije... To znači da je neophodno da postoji centralni aritmetički (eng. central arithmetical) organ, CA računara. Logičku kontrolu uređaja, tj redosled mogućih operacija mnogo efikasnije može da izvrši centralni organ za upravljanje. Kako uređaj treba da bude prilagodljiv, tj. da bude za opštu namenu, mora da postoji razlika između specifičnih instrukcija koje definišu problem i služe za njegovo rešavanje i opštih, za upravljačke organe koji nadgledaju kako se izvode te specifične instrukcije... Pod centralnim upravljanjem (eng. central control) CC podrazumeva se druga od prethodnih funkcija, a organi koji je sprovode formiraju drugi speifičan deo računara. Bilo koji uređaj koji izvodi dugačak i komplikovan niz operacija (posebno) izračunavanja mora da ima odgovarajuću memoriju... Instrukcija kojom se rešava određena operacija može da sadrži i odgovarajuće podatke... Ovi podaci moraju da se pamte ... U svakom slučaju ukupna memorija (eng. memory) M čini treći deo računara. Uređaj mora da podržava ulaz i izlaz podataka preko kontakta sa nekim specifičnim medijumom tog tipa. Taj medijum se naziva medijum za spoljašnje snimanje (eng. recording) uređaja R... Uređaj mora da ima organe za prenošenje podataka od R ka specifičnim delovima C i M. Ti organi formiraju četvrti deo računara, nazvan ulaz (I). Pokazaće se da je najbolje vršiti transfere iz R preko I u M, a ne direktno u C. Uređaj mora da ima organe za prenošenje ... iz specifičnih delova C i M u R. Ti organi formiraju peti specifični deo računara, izlaz, O. Videće se da je najbolje vršiti sve transfere iz M preko O u R, a nikada direktno iz C... Iz navedenog teksta se vidi da je fon Nojman projektovao arhitekturu računara po analogiji sa nervnim sistemom čoveka. Većina današnjih računara je koncipirana na bazi fon Nojmanove mašine čija je opšta struktura data na Slici 4.1.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Hardver
Struktura računarskog sistema
Svaki računarski sistem treba da obezbedi mogućnost učitavanja ulaznih podataka, njihovu obradu
(procesiranje) a zatim čuvanje i/ili prikazivanje rezultata na nekom spoljašnjem medijumu. S obzirom da
operacije obrade podataka mogu da budu složene neophodno je čuvati podatke koji predstavljaju
međurezultate obrade. Ovo predstavlja opšte funkcionisanje računarskog sistema pa samim tim možemo da
kažemo da računarski sistem mora da poseduje procesor (centralni) koji vrši obradu podataka, unutrašnju
memoriju u kojoj se čuvaju podaci koji su predmet obrade i odgovarajuće ulazno/izlazne uređaje pomoću
kojih se podaci učitavaju odnosno zapisuju ili prikazuju. Ovi osnovni uređaji moraju biti međusobno
povezani kako bi računarski sistem mogao da realizuje svoje osnovne operacije.
Fon Nojmanova mašina
Američki matematičar Džon fon Nojman je 1945. godine objavio nacrt izveštaja u kome je izložio ideju za
konstrukciju računara koji bi mogao da učita i čuva program sastavljen od niza konkretnih operacija i da ga
izvrši na korisnički zahtev. Džon fon Nojman je ovaj računar nazvao EDVAC (Electronic Descrete Variable
Automatic Computer). Iako njegova zamisao nikad nije prošla fazu nacrta, arhitektura računara koju je on
predložio dobila je po njemu naziv „Fon Nojmanova arhitektura“. Fon Nojmanova arhitektura je
predstavljala osnov za mnoge generacije računara koje su sledile. Osnovni principi Fon Nojmanove
arhitekture su [Mitic]:
...pošto je takav uređaj prvenstveno računar, on bi trebalo dosta često da izvodi osnovne aritmetičke
operacije. Te operacije su sabiranje, oduzimanje, množenje i deljenje. Stoga je razumljivo da treba
da sadrži specijalizovane organe koji obavljaju te operacije... To znači da je neophodno da postoji
centralni aritmetički (eng. central arithmetical) organ, CA računara.
Logičku kontrolu uređaja, tj redosled mogućih operacija mnogo efikasnije može da izvrši centralni
organ za upravljanje. Kako uređaj treba da bude prilagodljiv, tj. da bude za opštu namenu, mora da
postoji razlika između specifičnih instrukcija koje definišu problem i služe za njegovo rešavanje i
opštih, za upravljačke organe koji nadgledaju kako se izvode te specifične instrukcije... Pod
centralnim upravljanjem (eng. central control) CC podrazumeva se druga od prethodnih funkcija, a
organi koji je sprovode formiraju drugi speifičan deo računara.
Bilo koji uređaj koji izvodi dugačak i komplikovan niz operacija (posebno) izračunavanja mora da
ima odgovarajuću memoriju... Instrukcija kojom se rešava određena operacija može da sadrži i
odgovarajuće podatke... Ovi podaci moraju da se pamte ... U svakom slučaju ukupna memorija (eng.
memory) M čini treći deo računara.
Uređaj mora da podržava ulaz i izlaz podataka preko kontakta sa nekim specifičnim medijumom tog
tipa. Taj medijum se naziva medijum za spoljašnje snimanje (eng. recording) uređaja R...
Uređaj mora da ima organe za prenošenje podataka od R ka specifičnim delovima C i M. Ti organi
formiraju četvrti deo računara, nazvan ulaz (I). Pokazaće se da je najbolje vršiti transfere iz R preko I
u M, a ne direktno u C.
Uređaj mora da ima organe za prenošenje ... iz specifičnih delova C i M u R. Ti organi formiraju peti
specifični deo računara, izlaz, O. Videće se da je najbolje vršiti sve transfere iz M preko O u R, a
nikada direktno iz C...
Iz navedenog teksta se vidi da je fon Nojman projektovao arhitekturu računara po analogiji sa nervnim
sistemom čoveka. Većina današnjih računara je koncipirana na bazi fon Nojmanove mašine čija je opšta
struktura data na Slici 4.1.
2
Slika 4.1. Struktura IAS računara [Mitic]
Savremeni računarski sistemi
Arhitektura savremenih računarskih sistema se po mnogo čemu podudara sa arhitekturom fon Nojmanove
mašine. Savremeni računari takođe poseduju procesor, memoriju, spoljašnje uređaje (harddisk, monitor,
štampač, audio uređaj itd) i odgovarajuće uređaje, kontrolere, koji omogućavaju komunikaciju sa navedenim
spoljašnjim uređajima (Slika 4.2.).
Slika 4.2. Arhitektura savremenih računara
Razlika u odnosu na fon Nojmanovu arhitekturu je što spoljašnji uređaji mogu da komuniciraju i da
pristupaju memoriji direktno preko kontrolera memorije. Zbog činjenice da više uređaja može da pristupi
podacima u memoriji neophodno je postojanje kontrolera memorije koji vrši sinhronizaciju pristupa.
Princip rada računara
Svi digitalni računari funkcionišu po istom principu, obrađujući digitalizovane podatke. Digitalni podaci su
podaci koji su, kao što je to već rečeno, predstavljeni u binarnoj formi. Obrada podataka se vrši u delu
računara koji se zove procesor i koji se sastoji od velikog broja logičkih kola. Osnovu logičkih kola čini
elektronska komponenta koja se zove tranzistor. Današnji procesori sadrže milione tranzistora što ukazuje na
složenost operacija koje procesor može da realizuje. Operacije koje procesor treba da realizuje se definišu
instrukcijama i svode se na kreiranje izlaznih podataka na osnovu zadatih ulaznih podataka i definisane
instrukcije (npr. instrukcija sabiranja). Kreiranje izlaznih podataka po zadatoj instrukciji podrazumeva
promenu postojećih podataka i/ili dobijanje novih podataka koji su takođe u binarnoj formi. Proces kreiranja
USB jedinice
USB
Kontroler
3
izlaznih podataka se odvija u logičkim kolima koja u zavisnosti od svoje prirode realizuju neku od operacija
Bulove algebre. Osnovni Bulovi operatori su: I, ILI i NE. Kombinovanjem logičkih kola koja realizuju
navedene osnovne logičke operacije dobijaju se složeni logički sklopovi. Na slikama ispod prikazana su
logička kola koja realizuju osnovne Bulove operatore kao i tablice izlaza za odgovarajuće ulaze.
Slika 4.3.a. Logički element ILI
Tabela 4.1a.
Xu1 Xu2 Xi
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Slika 4.3.b. Logički element I
Tabela 4.1.b.
Xu1 Xu2 Xi
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Slika 4.3.c. Logički element NE
Tabela 4.1.c.
Xu1 Xi
0 1
1 0
4
Procesor
Kao što je već rečeno savremeni računari se u velikom delu baziraju na principima i arhitekturi fon
Nojmanove mašine. Na osnovu toga se jasno vidi da računar predstavlja skup komponenti čiji sinhronizovani
rad omogućava rad celokupnog računarskog sistema. Zbog toga je vrlo nezahvalno izdvojiti najvažniji deo
računara. Međutim, ako pođemo od osnovne funkcije računara a to je obrada (procesiranje) podataka
možemo reći da je procesor srce računarskog sistema.
Procesor, ili centralna procesorska jedinica CPU (central processing unit) je glavni izvršilac obrade podataka
ali i glavni organizator procesa obrade. Sastoji se iz dve jedinice:
1) upravljačko-kontrolne i
2) aritmetičko-logičke jedinice.
Upravljačko-kontrolna jedinica
Koncept upravljačko-kontrolne jedinice je usvojen iz nacrta fon Nojmanove mašine. Može se reći da je
osnovna uloga ovog dela procesora ostala nepromenjena, tako da možemo da kažemo da upravljačko-
kontrolna jedinica predstavlja glavnog supervizora svih procesa koji se odvijaju u delu obrade podataka.
Osnovne uloge ovog dela računara se mogu sistematizovati u četiri grupe:
1) Unos podataka i programskih instrukcija iz operativne memorije,
2) Upravljanje prenosom podataka između aritmetičko logičke jedinice i operativne memorije,
3) Praćenje izvršenja aritmetičkih i logičkih operacija i donošenje odluka na osnovu rezultata i
4) Upravljanje i praćenje rada ulazno-izlaznih jedinica.
Izvršavanje programskih instrukcija
Izvršavanje programa u računaru se svodi na prevođenje programa na niz instrukcija i njihovo izvršavanje na
procesoru. Zbog toga svaki računar poseduje standardne instrukcije čiji je postupak izvršenja procesoru
poznat. Generalno, instrukcije se dele na: aritmetičke, logičke, instrukcije za konverziju, instrukcije za
prenos podataka, ulazno/izlazne instrukcije, kontrolne instrukcije i instrukcije za prenos kontrole.
Struktura instrukcija je standardizovana kako bi procesor, odnosno upravljačka jedinica, bila u stanju da
prepozna i izvrši datu instrukciju. Na početku instrukcije po pravilu se nalazi operacioni kod, a za njim slede
operandi instrukcije tj. podaci koji učestvuju u operaciji definisanoj datom instrukcijom (Slika 4.4.).
Operacioni kod Operand 1 Operand 2
Slika 4.4. Prikaz opšte strukture instrukcije
Vrlo često su operandi instrukcije definisani preko svojih lokacija u operativnoj memoriji. Da bi bili u
mogućnosti da opišemo način realizacije ovako definisane instrukcije neophodno je da definišemo pojam
memorijske adrese i opišemo način memorisanja podataka u memoriji.
Memorijske adrese
Pojam memorije je prvi put upotrebio matematičar Čarls Bebidž u nacrtu svoje analitičke mašine. Pod tim
pojmom je podrazumevao deo mašine u kojoj je bilo moguće čuvati kako ulazne i izlazne podatke tako i
podatke koji predstavljaju međurezultat računanja. Taj koncept memorije je prisutan i danas samo što je,
naravno, njegova realizacija mnogo efikasnija, o čemu će biti reči u narednim poglavljima.
Memorija savremenih računara ima za cilj da čuva podatke koji su zapisani u binarnoj formi. Pri tome je
standardima utvrđeno koliko bitova memorije je na raspolaganju za upisivanje i čuvanje svakog tipa podatka.
Postavlja se pitanje na koji će način procesor pronaći i preuzeti podatke čiju obradu treba da realizuje.
5
Sasvim prirodno se nameće potreba da postoji informacija gde je u memoriji zapisan svaki podatak. Da bi to
bilo moguće neophodno je memoriju organizovati u celine (ćelije) i svakoj od tih celina pripisati broj koji se
popularno zove adresa. Na taj način procesor na osnovu adrese ćelije u kojoj je podatak zapisan može da
pristupi i da preuzme potreban podatak. Princip je potpuno analogan dostavljanju pošte na kućnu adresu. Da
bi odgovorno lice poštanske službe moglo da dostavi pošiljku osobi X.Y. neophodno je da zna njegovu
adresu stanovanja.
Ako memorija ima n ćelija onda će adresa svake ćelije biti neki broj u rasponu od 0 do n-1. Računari koji
koriste binarni brojni sistem za adresiranje (definisanje memorijskih adresa) izražavaju adrese u binarnom
obliku. To znači da ako adresa sadrži n bitova da je najveći mogući broj ćelija koje se mogu adresirati 2n. Na
primer, ukoliko je broj bitova za definisanje adrese 3, maksimalan broj adresa koje se mogu adresirati je
23=8, a ako je 8, onda je maksimalan broj adresa 2
8=256. Potpuno je očigledno da broj ćelija koje se mogu
adresirati ne zavisi od broja bitova po ćeliji.
Pojam ćelije je bitan zato što označava najmanju memorijsku jedinicu koja se može adresirati. Opšte
prihvaćenim međunarodnim standardom je utvrđeno da veličina ćelije iznosi 8 bitova i ona se naziva bajt
(eng. byte). Bajtovi se dalje grupišu u računarske reči (eng. words). Veličina reči, merena u broju bajtova
koji je čine, je bitna u pogledu procesorske obrade podataka zato što instrukcije procesora kao operande
koriste cele reči. Na osnovu veličine reči koja se obrađuje u procesoru, računari se dele na 32-bitne računare
(dužina reči je 32 bita, odnosno 4 bajta) i 64-bitne (dužina reči je 64 bita, odnosno 8 bajtova).
Postrojavanje bajtova
Memorisanje podataka predstavlja upisivanje binarnih zapisa podataka u reči u memoriji. Kako se kod 32-
bitnih računara reč sastoji od 4 bajta i kako je bajt najmanja adresibilna memorijska jedinica svaka reč je
sačinjena od 4 ćelije čije su adrese uzastopni brojevi (npr. 0,1,2,3 ili 4,5,6,7 itd). Međutim, postavlja se
pitanje kojim redom upisivati podatke u ćelije jedne reči. Ovo pitanje je u direktnoj vezi sa problemom
brojanja bajtova koji čine jednu reč.
Postoje dva načina brojanja bajtova. Prvi način podrazumeva da se bajtovi broje sleva na desno kako je to
kod računara SPARC ili u velikim centralnim IBM-ovim računarima (Slika 4.5.a.). Drugi način je brojanje
zdesna ulevo kao što je to slučaj kod računara proizvođača Intel (Slika 4.5.b.).
Slika 4.5. Postrojavanje bitova
Treba naglasiti da se ova dva načina brojanja bajtova ne razlikuju po izgledu binarnog zapisa podataka već
samo po tome u koji će od bajtova podaci biti zapisani. Tako je, na primer, u oba sistema, 32-bitni binarni
zapis celog broj 14 zapisan na sledeći način:
00000000|00000000|00000000|00001110
Međutim, u računarima prvog tipa, deo binarnog zapisa 00001110 će biti u bajtu sa adresom 3 (ili u bajtu sa
adresom 7 itd.) dok će kod računara drugog tipa ovaj deo binarnog zapisa broja 14 biti u bajtu sa adresom 0
(ili u bajtu sa adredom 4 itd.).
Problemi različitog brojanja bajtova dolaze do izražaja kada dva računara koji imaju različito brojanje
bajtova komuniciraju preko mreže. Tom prilikom se vrši prenos podataka bajt po bajt i prepisivanje njihovog
6
sadržaja u memoriju ciljnog računara. Očito je da tom priliko može doći do inverzije podataka usled
njihovog različitog adresiranja.
Postupak realizacije instrukcije
Kao što se vidi sa slike 4.4. standardizovana struktura instrukcije sadrži operacioni kod, adresu prvog
operanda u operativnoj memoriji i adresu drugog operanda u operativnoj memoriji. Broj operanada koji se
mogu definisati u instrukciji zavisi od tipa računara. Računari kod kojih je moguće definisati samo jedan
operand se nazivaju jednoadresni, računari kod kojih je u instrukciji moguće definisati dva operanda se
nazivaju dvoadresni i tako redom. Najbolje performanse imaju dvoadresni i troadresni računari. Na slici
ispod je prikazana instrukcija čiji će proces izvršenja biti analiziran u daljem tekstu.
A 2015 2020
Prikazana instrukcija ima operacioni kod A i označava instrukciju sabiranja dva broja. Adresa prvog
operanda (sabirka) u operativnoj memoriji je 2015 dok je adresa drugog operanda (sabirka) 2020. Na tim
adresama u memoriji se nalaze potrebni podaci zapisani u binarnoj formi. Očigledno je da je reč o
dvoadresnom računaru. Na slici 4.6. je izložen grafički prikaz realizacije navedene instrukcije.
Slika 4.6.. Grafički prikaz realizacije instrukcije sabiranja
Proces realizacije instrukcije se sastoji iz dve faze koje čine takozvani ciklus instrukcije (eng. instruction
cycle). Prva faza realizacije instrukcije se zove ciklus pripreme. Kao što je već rečeno svaki program se
sastoji od niza instrukcija. Svaka instrukcija je smeštena u operativnoj memoriji i ima svoju adresu. U
upravljačkoj jedinici postoji uređaj koji se zove brojač instrukcija (BI) i koji je zadužen da poziva na
izvršenje instrukcije jednu za drugom. Kada je u toku realizacija jedne instrukcije brojač instrukcije preuzme
adresu sledeće u operativnoj memoriji koja je na redu izvršenja i tako redom.
7
Faza pripreme počinje tako što se adresa tekuće instrukcije iz brojača instrukcija prenosi u adresni registar
memorije ARM2. Na osnovu adrese, upravljačka jedinica vrši prepisivanje instrukcije sa te adrese u
prihvatni registar memorije PRM2. Iz prihvatnog registra memorije PRM2 instrukcija se prepisuje u registar
instrukcija čime se završava ciklus pripreme.
Druga faza realizacije instrukcije se naziva ciklus izvršavanja i počinje procesom dekodiranja instrukcije
koja se trenutno nalazi u registru instrukcije. Dekoder instrukcije na osnovu koda instrukcije prepoznaje tip
instrukcije (operacije) koju treba izvršiti. U našem slučaju, kao što je to već rečeno, to je operacija sabiranja
dva broja u obliku (B=A+B). Kako su u instrukciji zapisane adrese operanada (sabiraka) neophodno je prvo
pročitati sadržaje tih adresa. Zbog toga dekoder šalje adrese prvog (2015) i drugog (2020) operanda
instrukcije u adresne registre ARM1 i ARM2, respektivno. Na osnovu tih adresa upravljačka jedinica čita
njihov sadržaj u operativnoj memoriji i prepisuje sadržaj adrese 2015 u prihvatni registar PRM1 a sadržaj
adrese 2020 u prihvatni registar PRM2. Navedena instrukcija izvršava sabiranje dva sabirka i dobijeni
rezultat upisuje na memorijsko mesto drugog sabirka. Zbog toga se sabirak iz prihvatnog registra PRM1
prepisuje u opšti registar (OR) dok se sabirak iz prihvatnog registra PRM2 prepisuje u tzv. akumulator.
Nakon toga brojni sabirač vrši sabiranje ova dva sabirka i rezultat upisuje u akumulator. Iz akumulatora se
rezultat prepisuje u prihvatni registar PRM2 a zatim se na osnovu poznate adrese drugog sabirka u
operativnoj memoriji vrši ažuriranje sadržaja te adrese dobijenim rezultatom.
Na osnovu izložene analize izvršavanja jedne procesorske instrukcije vidimo da u procesorskoj jedinici
postoji više različitih tipova registara:
Prihvatni registar memorije (PRM). Ovaj registar služi za prijem podataka iz operativne memorije i
za dalju distribuciju aritmetičko logičkoj jedinici.
Adresni registar memorije (ARM). Ovaj registar služi za upisivanje adrese podataka koji su predmet
obrade ili adrese instrukcije koja se izvršava.
Registar instrukcije (RI). Ovaj registar služi za upisivanje tekuće instrukcije.
Brojač instrukcije (BI). Ovaj registar čuva adresu sledeće instrukcije koju treba preneti iz operativne
memorije.
Aritmetičko logička jedinica
Aritmetičko-logička jedinica (ALU – Arithmetical Logical Unit) predstavlja drugi deo centralnog procesora.
Kao što sam i naziv govori osnovni zadatak ovog dela procesora je izvršavanje osnovnih aritmetičkih i
logičkih operacija. Pod aritmetičkim operacijama podrazumevamo operacije sabiranja, oduzimanja,
množenja, deljenja, diferenciranja i integraljenja. Logičke operacije se svode na operacije poređenja tipa
„manje od“, „jednako“ i „veće od“. Treba napomenuti da se sve aritmetičke operacije svode na operaciju
sabiranja pa je stoga glavni deo procesora zadužen za aritmetičke operacije ujedno i jedini deo i naziva se
jedostavno sabirač. Drugi deo procesora koji je zadužen za pomenute operacije poređenja se zove
upoređivač. I sabirač i upoređivač su realizovani kombinovanjem logičkih kola o kojima je bilo reči ranije.
Funkcionisanje aritmetičko-logičke jedinice je dirigovano i kontrolisano od strane upravljačke jedinice. Po
pravilu podaci (operandi) koji su predmet obrade se preko odgovarajućih prihvatnih registara prenose iz
operativne memorije i upisuju u opšti registar i akumulator (Slika 4.7.).
8
Slika 4.7. Aritmetičko-logička jedinica
Po okončanju procesa obrade rezultat se upisuje u akumulator, a zatim se ili koristi za sledeću operaciju ili
distribuira na odgovarajuću adresu u operativnoj memoriji.
Časovnik i magistrala
Brzina izvršenja instrukcija je određena brzinom časovnika koji je obično smešten na samom procesoru. Kad
se računar uključi, električna struja prouzrokuje ravnomerno okidanje elektronskih impulsa konstantnog
nivoa od strane časovnika. Pomoću ovih impulsa računar vrši sinhronizaciju izvršenja instrukcija. Prema
tome, u računaru časovnik ima istu ulogu kao kormilar u veslanju. Brzina časovnika se meri u megahercima
(MHz), pri čemu 1 MHz označava milion taktova u sekundi.
Za izvršenje jedne instrukcije potrebno je 5 taktova: jedan takt da se instrukcija iz operativne memorije učita
u registar instrukcija, jedan takt da se izvrši njeno dekodiranje, jedan takt da se učitaju podaci (operandi) iz
memorije, jedan takt da se instrukcija izvrši i jedan takt da se izvrši upisivanje rezultata. To znači da
savremeni računari sa brzinom časovnika od 3GHz mogu da realizuju 600 miliona instrukcija u sekundi.
Prenos podataka između operativne memorije i CPU, ulaznih uređaja i operativne memorije kao i između
operativne memorije i ekranskih uređaja se vrši posredstvom magistrale. Magistrala (eng. bus) je staza ili
veza kojom se u taktu procesorskog časovnika prenose električni impulsi tj. bitovi.
Najznačajnija karakteristika magistrale je tzv. širina magistrale koja označava broj bitova koji se u jednom
trenutku mogu preneti. Tako 64-bitna magistrala u jednom trenutku može da transferiše podatak veličine 64
bita. Očigledno je da je širina magistrale direktno povezana sa veličinom procesorske reči tj. sa veličinom
registara u procesorskoj jedinici.
9
Memorija
”Memorija je svaki uređaj koji je u stanju da podatke sačuva u formatu koji neka mašina može da prepozna”
James A. Sean
Pored procesora, memorija je najvažnija komponenta jednog računarskog sistema. Koristi se i za skladištenje
podataka i za skladištenje instrukcija datih nizovima nula i jedinica u formi koja direktno zavisi od fizičkog
tipa njene izrade.
Karakteristike memorije
Postoji čitav niz atributa kojima se memorije mogu opisati:
stalnost zapisa – trajne (koje čuvaju sadržaj sve dok se ne inicira promena sadržaja od strane
korisnika) i privremene (čiji se sadržaj gubi nakon nestanka električnog napajanja),
fizički tip – poluprovodničke (integrisana kola velikog broja tranzistora utisnutih na silicijumski čip),
magnetske (površine premazane feromagnetnim materijalom) i optičke (polikarbonatne mase
presvučene slojem reflektujućeg aluminijuma),
Slika 4.8. Različite poluprovodničke memorije
kapacitet – maksimalna količina podataka merena u bitovima ili bajtovima koju može sadržati
memorija,
jedinica prenosa – može biti bajt (u slučaju unutrašnje memorije) ili blok (nekoliko KB ili MB, u
slučaju spoljašnje memorije),
adresivost – adresive (pomoću adrese se pristupa jednom bajtu ili reči), poluadresive (gde se
pristupa grupi bajtova) i neadresive (gde je onemogućen pristup sadržaju memorije pomoću adrese),