Datorarkitektur. Informationsteknologi sommarkurs 5p, Agenda. Slideset 3

Transkript

1 Informationsteknologi sommarkurs 5p, 2004 Mattias Wiggberg Dept. of Information Technology Box 337 SE Uppsala Collaboration Jakob Carlström Datorarkitektur Slideset 3 Agenda Datorns språk von Neumann-modellen Instruktionscykel CPU Primärminne Buss Input Output Nätverksanslutning Sekundärminne 1

2 Datorns språk Svenska Femdubbla saldot på mitt bankkonto! Programmeringsspråket C my_saldo = my_saldo * 5; Assemblerspråk MULT D0, #5 Mänskligt språk Högnivåspråk Programmerare Kompilator (program) Ex: C, C++, Java, Basic Oberoende av CPU Bibliotekskod Maskinkod Maskinkod CPU-specifik von Neumann-modellen En vedertagen abstraktion för en populär datorarkitektur. Sekundärminne Primärminne Input CPU (register,styrenhet,alu) Output Nätverksanslutning 2

3 von Neumann-modellen Input Output CPU Minne Kommunikation med användaren. Kommunikation med användaren. (Central Processing Unit) - Hämtar programinstruktioner från minnet och utför dem. - ALU (Arithmetic and Logical Unit), utför instruktioner. - Register Innehåller snabbtillgängliga data. Innehåller både data och program -Primärminne (närmast CPU, korttidslagring). -Sekundärminne (längre från CPU, långtidslagring). Nätverksanslutning Kommunikation med andra datorer och system. Instruktionscykel Hur hanterar CPUn en instruktion om att (ex.vis) utföra addition mellan 1 och 2? Vilken del ALU Vad Hämta nästa instruktion från minnet. Avkoda instruktionen (översätt till interna styrsignaler). Om instruktionen så kräver: hämta data att bearbeta från minnet. Utför instruktionen. Om instruktionen så kräver: spara resultatet av instruktionen i minnet. CPUns arbete styrs av en tickande klocksignal. Nästa tick (klockcykel) ger nästa händelse. CPUns klockfrekvens = antal tick per sekund. Ex. 3,2 GHertz = tick per sekund. 3

4 CPU 2 CPU-filosofier: CISC (Complex Instruction Set Computer) - Många olika maskininstruktioner. - Lättare översätta högnivåspråk. - Kortare maskinkodsprogram. - Komplex och stor styrenhet => långsammare processor. RISC (Reduced Instruction Set Computer) - Minimal uppsättning mycket enkla maskininstruktioner. - Längre maskinkodsprogram. - Lägre komplexitet = > snabbare processor. Primärminne Sitter på moderkortet. Primärminnet laddas med. - Operativsystem. - Program och data som används för tillfället. Olika typer av primärminne - Random Access Memory (RAM). - Read Only Memory (ROM). - Programmable ROM (PROM). - Erasable ROM (EPROM). - Electrical EPROM (EEPROM). - Ultra Violet EPROM (UVPROM). - Flash-minne. -MagneticRAM (MRAM). 4

5 Buss Datorns interna enheter kommunicerar via parallella ledningar, s.k. bussar. Olika bussar i samma dator. - Databuss data som ska överföras. - Adressbuss vem vill sändaren kommunicera med. - Kontrollbuss styrsignaler, t ex läsning eller skrivning. Flera enheter kan kopplas in på samma buss. => mekanism för att bestämma turordning när flera vill sända samtidigt på bussen. Input Historiskt -Strömbrytare -Hålkort Moderna - Tangentbord -Mus - Pekplatta (touchpad) - Bildläsare (scanner) - Streckkodsläsare -Kamera -Mikrofon Imorgon -? 5

6 Output Historiskt -Lampor -Hålkort Moderna - Bildskärm -Skrivare -matris -bläckstråle -laser -värme -Plotter -Högtalare Imorgon -? Sekundärminne Långtidslagring av program och data. I- eller utanför datorlådan. Högre kapacitet än primärminnet. Oftast långsammare än primärminnet. Magnetiska och optiska minnen vanligast, ex.vis. hårddisk, CD mm. 6

7 Nätverksanslutning Koppla ihop datorer och datorsystem med varandra. - Nätverkskort för anslutning till lokalt nätverk (LAN). - Modem för anslutning till Internet Service Provider (ISP) över tele- eller kabel-tv-nätet. 7