Časti počítača von Neumanovského typu, ich klasifikácia

1. Časti počítača von Neumanovského typu, ich klasifikácia Marcel Prievozník 2013 1. ročník RŠI

2. Časti počítača von Neumanovského typu, ich klasifikácia Ing. Marcel Prievozník

3. OBSAH • Kto je John von Neumann? • von Neumannov počítač - úvod • Operačná pamäť • Aritmeticko-logická jednotka • Radič • Vstupno-výstupné zariadenie • Predpis pre riešenie úloh • von Neumanov počítač – schéma • The greatestcomputerprogrammer (video) • Použitá literatúra • CPU • Operačná pamäť • Otestuj sa • Použitá literatúra

4. John von Neumann • * 1903 (Budapešt) †1957 (Washington) • jeden z najväčších matematikov 20. st. • otec teórie hier • podieľal sa na vytvorení základných predpokladov termonukleárnych reakcií a vodíkovej bomby. • je spoluautorom Koncepcie alebo architektúry počítača

5. von Neumanov počítač - úvod V roku 1946 on a jeho kolegovia z PrincetonInstituteforAdvancedStudies naprojektovali nový počítač postavený na týchto pravidlách: • Počítač obsahuje operačnú pamäť, ALJ, radič, V/V zariadenia (vstupno - výstupné). • Predpis pre riešenie úlohy je prevedený do postupnosti inštrukcií. • Údaje a inštrukcie sú vyjadrené binárne. • Údaje a inštrukcie sa uchovávajú v pamäti na miestach označovaných adresami. • Programom riadené spracovávanie dát prebieha v počítači samočinne.

6. von Neumanov počítač POČÍTAČ OBSAHUJE OPERAČNÚ PAMÄŤ, ALJ, RADIČ, V/V ZARIADENIA • počítač obsahuje operačnúpamäť, v ktorejsaoperácievykonávajú. V operačnejpamätisanachádzajúvšetkydátapotrebné na vykonaniedanej úlohy, program, medzivýsledky a konečné výsledky. AKÉ TYPY OP POZNÁTE?

7. VV zariadenia ALU operačná pamäť

8. von Neumanov počítač POČÍTAČ OBSAHUJE OPERAČNÚ PAMÄŤ, ALJ, RADIČ, V/V ZARIADENIA • počítač má procesor, ktorýsaskladá z riadiacej jednotky, ktoráriadičinnosťpočítača  a z aritmeticko-logickej jednotky, ktorá realizuje výpočty ... AKÉ? (+,-,*,/, and, or, not , > , < ,…). • Procesor vykonávačinnosťpodľa programu, ktorý ho riadi.

9. von Neumanov počítač POČÍTAČ OBSAHUJE OPERAČNÚ PAMÄŤ, ALJ, RADIČ, V/V ZARIADENIA • zabezpečuje styk (interfacing) s počítačovou perifériou • funguje ako tlmočník, údaje z periférie prekladá do formátu, ktorému rozumie zbernica počítača a naopak. • riadenie sa uskutočňuje pomocou riadiacich signálov, ktoré predáva každému konkrétnemu zariadeniu v periférii.

10. von Neumanov počítač POČÍTAČ OBSAHUJE OPERAČNÚ PAMÄŤ, ALJ, RADIČ, V/V ZARIADENIA VYMENUJ! • vstupné zariadeniaprezadávanieprogramov a dát • výstupné zariadenia, ktoréumožniavidieťvýsledok výpočtu

11. von Neumanov počítač KATEGORIZUJ! V/V ZARIADENIA

12. von Neumanov počítač PREDPIS PRE RIEŠENIE ÚLOHY JE PREVEDENÝ DO POSTUPNOSTI INŠTRUKCIÍ. ZORAĎ POSTUPNE! 4 • výsledky súkontrolovane poslané na výstupné zariadenie. 1 • do pamätesacez ALJ zapíše program (postupnosťinštrukcií, ktorésúpostupne vykonávané ALJ) zo vstupných zariadení. • prebehnevlastný výpočet, ktorýpostupnevykonáva ALJ. Táto jednotka je riadená radičom, pričom si medzivýsledky ukladá do pamäte. 3 2 • vstupné dáta, ktoré program • požaduje sa zapíšu do pamäte aj

13. von Neumanov počítač ÚDAJE A INŠTRUKCIE SÚ VYJADRENÉ BINÁRNE. • počítač využívadvojkovúsústavu, t.j. je digitálny. ZDÔVODNI! • desiatková číselná sústava je nepohodlná, lebo by bolo nutné presnerozlíšiť od seba 10 rôznychstavov, čo z fyzikálnehohľadiska je komplikovanejšie a menejspoľahlivejšieakorozlíšenie len 2 stavov

14. von Neumanov počítač ÚDAJE A INŠTRUKCIE SA UCHOVÁVAJÚ V PAMÄTI NA MIESTACH OZNAČOVANÝCH ADRESAMI. Pre správnu funkciu pamäti treba riešiť okrem vlastného princípu uchovanie informácie aj lokalizáciu uložených dát. Hovoríme o adrese pamäťového miesta, kde adresa je zvyčajne opäť vyjadrená číselne.

15. von Neumanov počítač PROGRAMOM RIADENÉ SPRACOVÁVANIE DÁT PREBIEHA V POČÍTAČI SAMOČINNE. Poradie operácií a krokov v počítači prebieha nezávisle od užívateľa. Počítač si sám riadi postupnosť a proces výpočtov, inštrukcií.

16. von Neumanov počítač - schéma

17. YOUTUBE VIDEOThe greatestcomputerprogrammer

18. Ako sa líši von Neumannov počítač od súčasnej schémy? • von Neumannov počítač pracuje nad jedným programom (žiadny multitasking) • počítač môže disponovať len jedným procesorom

19. CPU – centralprocessingunit • hlavný procesor počítača • Interpretuje, vykonáva alebo spracúva inštrukcie alebo dáta programu vo forme strojového kódu. • v súčasnosti takmer vždy realizované vo forme mikroprocesora.

20. Ako pracuje procesor? • Procesor je synchrónne zariadenie, ktoré pracuje podľa hodinových kmitov generovaných kryštálom umiestneným na základnej doske. • Behom jedného kmitu vykoná procesor jednu operáciu • Ak je schopný pracovať s vyššou frekvenciou kmitov, vykoná viac operácií, teda vykazuje vyšší výkon.

21. Ako pracuje procesor? • Moderné procesory pracujú na dvoch samostatných rýchlostiach – • rýchlosť jadra: rýchlosť, na ktorej beží väčšina vnútorných obvodov procesoru. Toto číslo je často spájané s označením procesora • rýchlosť zbernice procesora: rýchlosť rozhrania medzi procesorom a základnou doskou.

22. Operačná pamäť • označovaná aj ako hlavná pamäť počítača • ukladajú sa do nej dáta, ktoré procesor počítača momentálne nespracováva, ale budú potrebné neskôr • veľkou prednosťou je jej rýchlosť v porovnaní s pevným diskom

23. Operačná pamäť • je energeticky závislá, tedapo prerušení dodávky elektrického prúdu alebo po vypnutí počítača, sa všetky údaje, ktoré obsahovala, vymažú. • v počítači najčastejšie v podobe pamäťového modulu

24. Otestuj sa... • Z koľkých častí sa skladá von Neumannovská architektúra počítača? Vymenuj ich. • Ako sú vyjadrované inštrukcie? • Demonštruj systém uchovávania údajov v pamäti. • Vlastnými slovami vyjadri princíp práce operačnej pamäte. • Vymenuj časti ALJ, popíš ich funkcie. • Vyjadri vlastnými slovami prácu radičov. • Kategorizuj vstupno-výstupné zariadenia. • Zorganizuj inštrukcie, ktoré sa vykonávajú v počítači s von Neumannovou architektúrou. • Zdôvodni používanie binárnej sústavy. • Vyvoď závery k použitiu von Neumannovho počítača (výhody, nevýhody). • Objasni prácu procesora v počítači. • Popíš, akými parametrami hodnotíme kvalitu procesora. • Rozhodni, prečo je pre procesor lepšie použitie operačnej pamäte ako pevného disku.

25. Použitá literatúra • http://gdusecovce.edupage.org/files/von_neumannova_koncepcia_pocitaca.doc • http://sk.wikipedia.org/wiki/Koncepcia_Johna_von_Neumanna • Gajdoš, Š.: Technické vybavenie počítača (www.zborovna.sk)