|
17. Digitalni sistemi – jedna od osnovnih namena log. mreza je obrada podataka sadrzanih u registrima. Uvodjenjem odgovarajucih upravljackih akcija log. mreze prerastaju u digitalne sisteme. Kratak opis rada digitalnih sistema pocinje sa uvodjenjem odredjenih notacija: 1*Registre oznacavamo sa velikim slovima A, B, MBR, ... 2*Podaci u registru, tj.sadrzaj registra, oznacava se zagradom, npr. (B) je sadrzaj registra B. 3*I-ta pozicija (od n mogucih) registra A oznacava se sa Ai, a njen sadrzaj sa (Ai). 4*Deo registra od i-te do j-te pozicije se oznacava sa Ai,j , a odgovarajuci sadrzaj sa (Ai,j). 5*Prenos sadrzaja iz reg. B u reg. A se oznacava sa A¬(B). 6*Ako se nad reg. A i B vrsi neka operacija (npr. sabiranje), a reziltat se smesta u reg. C, pisemo C¬(A)+(B). 7*U opstem slucaju, ako je rezultat operacije nad sadrzajima registara A i B signal Y, pisemo Y=f((A),(B)). 8*Za pomeranje sadrzaja registra za jedno mesto u levo, tj. u desno, koriste se oznake Sl i Sr (pise se, npr A¬Sl(A), ili B¬Sr(B)). 9*Prenos sadrzaja nekog registra cija je adresa u registru MAR oznacava se sa dve zagrade. Npr. oznaka MBR ((MAR)) oznacava da se u registar MBR prenosi sadrzaj registra cija je adresa u registru MAR. 10*Prenos sadrzaja reg. A u mem. lokaciju sadrzanu u reg. B oznacava se sa M(B)¬A. 11*Ako se dva registra A i B udruzuju i u datoj operaciji cine jedinstvenu celinu, to se oznacava sa [A:B]. Serijski sabirac je prvi jednostavni digitalni sistem: Upravljacki signali, S Spoljni uprav. signali Jedinica za obradu podataka prihvata ulazne podatke, vrsi njihovu obradu, u skladu sa upravljackim signalima, koje joj salje upravljacka jedinica. Upravljacka jedinica je, u stvari, sekvencijalna log. mreza kod koje stanje mreze predstavlja zadatak koji jedinica za obradu podataka treba da obavi. 18. Osnovne jedinice kod racunara – izvrsavanje operacija kod racunara vrse pojedine jedinice koje su povezane zajednickim upravljanjem. Memorija cuva programe, ulazne podatke, medjurezultate, kao i konacne rezultate obrade. Aritmeticko-logicka jedinica sluzi za izvrsavanje aritmetickih i logickih operacija nad operandima. Upravljacka jedinica vrsi koordinaciju i sinhronizaciju rada svih jedinica racunara. Ulazne jedinice obezbedjuju uvodjenje programa i podataka u memoriju, dok su izlazne jedinice namenjene za saopstavanje rezultata obrade. Upravljacki pult sluzi za ukljucivanje i iskljucivanje racunara, kao i upravljanje radom racunara do trenutka kada upravljanje preuzima upravljacka jedinica. Kod savremenih racunara se upravljacka jedinica i aritmeticko-logicka jedinica tretiraju kao jedinstvena celina nazvana procesor.    Osnovna jedinica racunarskog sistema je procesor koji upravlja radom sistema, izvrsava racunske i logicke operacije, sinhronizuje rad pojedinih jedinica tokom izvrsavanja razlicitih operacija, i upravlja razmenom poruka izmedju pojedinih jedinica. Memorija je sada hijerarhijski organizovana po brzinama i kapacitetima:
brzina ultra-brza memorija  operativna
 memorija
 masovna memorija
Programi i podaci se cuvaju u operativnoj (glavnoj) memoriji. Izmedju operativne memorije i procesora nalazi se ultrabrza memorija koja je znatno manjeg kapaciteta, ali je znatno brza. Ova memorija obicno cuva medjurezultate obrade, i tako smanjuje potrebu da se procesor cesto obraca operativnoj memoriji. Spoljna (masovna, sekundarna) memorija se koristi za cuvanje velikog broja podataka (datoteke, baze podataka), i biblioteka programa koji se neposredno ne koriste u obradi. Ona je veceg kapaciteta, ali znatno manjih brzina. 19. Memorijski podsistem – memorija sluzi za prihvatanje, cuvanje (pamcenje, memorisanje), i predaju podataka i programa. Proces unosenja programa u memoriju zove se upisivanje, a zahvatanje podataka iz nje zove se ocitavanje (citanje). Upisivanje i citanje informacija su osnovne operacije u memorijskom podsistemu, i cesto se zovi i pristup (obracanje memoriji). Za pamcenje elementarne informacije binarnog slova koriste se memorijski elementi. Ovi elementi se udruzuju u memorijsku celiju (lokacija) koja je zaduzena za cuvanje binarne reci (cesto nazvane i masinska rec). Upisani podatak u datu celiju je njen sadrzaj. Skup memorijskih celija se zove memorijski modul (blok). Obicno se svakoj celiji memorijskog modula pridruzuje po jedan prirodan broj – adresa mem. celije. Neophodno je da postoje takva elektronska kola koja putem adrese ukazuju na memorijsku lokaciju. Takva kola, zajedno sa kolima koja odredjuju da li se radi o upisivanju ili o citanju sadrzaja mem. lokacije, cine upravljacku jedinicu mem. podsistema. Upravljacka jedinica, ili vise mem. modula, kao i sprezne mreze za prihvatanje i predaju informacija predstavljaju memorijski podsistem. Memorijski modul se moze nalaziti u jednom od sledeca tri radna stanja: upisivanje inf. u neku celiju, citanje sadrzaja neke celije ili cuvanje (pamcenje) neke inf. (znaci da se parametri sredine ne menjaju). Kapacitet mem. modula predstavlja broj memorijskih lokacija, odnosno broj masinskih reci koje se istovremeno mogu smestiti u modul, i izrazava se u bitima (b), kilobitima, megabitima, ili bajtovima (B). Kapacitet mem. modula se meri i brojem memorijskih reci N, od kojih je svaka duzine n bita. Poredjenje memorijskih modula je moguce sa razlicitih aspekata. Sa aspekta pristupa memorijskoj celiji razlikuju se mem. moduli sa: 1)sekvencijalnim / serijskim pristupom 2)ciklicnim / periodicnim pristupom 3)slucajnim / proizvoljnim pristupom. U pogledu mogucnosti izmene sadrzaja mem. lokacije, memorije mogu biti: promenljive, polupromenljive, i stalne memorije. Memorije se mogu podeliti i na staticke (koriste elementa sa dva stabilna stanja, tako da se njihov sadrzaj moze cuvati prakticno neogranicno dugo), i dinamicke (javlja se postepeni gubitak sadrzaja, pa je isti potrebno povremeno obnavljati). Prema nacinu smestanja sadrzaja i pretrazivanja, memorije se mogu podeliti na adresne (adresabilne) i bezadresne. Bezadresne memorije su asocijativne i stek (magacinske) memorije. Stek sadrzi skup registara. Struktura memorijskog podsistema: Bafer memorija je namenjena za prilagodjavanje brzina rada operativne memorije i spoljnih memorija. 20. Operativna memorija – sluzi za cuvanje programa i podataka koji su neposredno potrebni u obradi, pa je ona u direktnoj sprezi sa jednim ili vise procesora. Spada, po pravilu, u memoriju sa slucajnim pristupom (RAM). Pristup celiji (memorijskoj lokaciji) se definise adresom koja se u procesu pristupa cuva u memorijskom adresnom registru (MAR). Informacija koja se prihvata iz celije ili se upisuje u celiju, cuva se u prihvatnom registru memorije (MBR-memorijski bafer-registar). Kako je brzina rada procesora znatno veca (nekoliko desetina ili stotina puta) od brzine operativne memorije, pristupa se ubrzavanju rada memorije tako sto se ostvaruje pristup memorijskim modulima koriscenjem preklapanja pristupa. /pored dekodera adresa se uvodi i dekoder memorijskog modula/ Blok sema operativne memorije: Kola za upis vrse transformaciju masinske reci u signale koji deluju na memorijske elemente, dok kola za ocitavanje transformisu stanja mem. elemenata u masinske reci. 21. Procesor – procesor je jedinica koja izvrsava operacije definisane programom i vrsi upravljanje racunarskim procesima i interakcijama izmedju pojedinih jedinica racunara. Procesor zahvata instrukcije iz operativne memorije, dekodira ih i generise potrebni signal za njihovo izvrsavanje, a u slucaju ulazno-izlaznih operacija inicira podsistem ulaza / izlaza. Procesor karakterisu struktura i arhitektura. Struktura procesora su sklopovi i uredjaji koji ulaze u njegov sastav, kao i veze izmedju njih. Osnovne jedinice procesora su: aritmeticko-logicka jedinica, upravljacka jedinica, radni registri i sprezne mreze (interfejs). Arhitekturu procesora definisu: repertoar i format instrukcija, duzina masinske reci, karakteristike ultrabrze memorije, karakteristike spreznih mreza, karakteristike sistema prekidanja... Blok sema strukture procesora: Operacije koje procesor izvrsava mogu biti: operacije obrade (aritmeticke i logicke), operacije za analizu rezultata i upravljanje procesom obrade, operacije prenosa inf. (izmedju proc. i oper. mem...), operacije ulaza / izlaza... Obicno svakoj operaciji odgovara jedna jedna instrukcija programa. Operacije se izvrsavaju u nizu etapa u kojima se izvrsavaju odredjena elementarna dejstva. Za izvrsavanje ovih elementarnih dejstava koristi se pojam mikrooperacija. Za izvrsavanje mikrooperacija se koriste posebni signali nazvani funkcionalni signali. U sastav procesora ulaze i sklopovi koji formiraju takve signale, kao i logicke mreze koje ove signale generisu. Da bi se izdvojila etapa u kojoj se mikrooperacija izvrsava koristi se takt (takt je vremenski interval u toku kojeg se izvrsava jedna (ili ponekad vise) mikrooperacija). 22. Aritmeticko – logicka jedinica (ALJ) – obavlja aritmeticke operacije (+,-,* ...), logicke operacije (logicko sabiranje, logicko mnozenje), pomeranje reci u registrima, transformaciju kodova, kao i neke druge operacije. Ova jedinica je sastavljena od logickih mreza za izvrsavanje operacija (npr. sabiraci), registara u kojima se cuvaju operandi, medjurezultati, kao i rezultati na kraju izvrsenih operacija, kao i raznih pomocnih registara. Globalna struktura ALJ. ALJ se mogu klasifikovati na razlicite nacine. Prema nacinu izvrsavanja operacija dele se na serijske (za realizaciju celokupne operacije od n bita potrebno je n taktova), paralelne, i paralelno– serijske. Prema nacinu predstavljanja brojeva nad kojima se vrse operacije postoje ALJ sa fiksnim zarezom (dele se dalje na ALJ za operacije sa celobrojnim brojevima i sa razlomljenim brojevima), sa pokretnim zarezom, i decimalne. Sa razvojem mikroprocesora sve se vise razvijaju i koriste ALJ sa magistralnom strukturom, u ciji sastav ulaze registri (skoro iskljucivo sluze za prihvatanje informacija), komutatori (sluze da se odgovarajuci registri prikljuce na magistrale), i logicka mreza za obavljanje operacija. 23. Radni registri i ultrabrza memorija – kao sastavni deo procesora, radni (tj. upravljacki) registri su namenjeni da cuvaju operande i upravljackle informacije u procesu izvrsavanja operacija. Vecina mikrooperacija se obavlja sa podacima koji su sadrzani u registrima ALJ ili nekim radnim registrima procesora. Deo registara je dostupan programeru, on ih moze adresirati u instrukcijama kako bi iz njih zahvatio sadrzaje ili upisivao neke podatke u njih. To si tzv. radni registri. Drugi deo registara nije dostupan programeru, oni su namenjeni cuvanju upravljackih informacija, i to su pravi upravljacki registri. Programer moze da pristupi, npr. sledecim registrima: * indeksni registri (njihov sadrzaj se dodaje adresnom delu instrukcije prilikom tzv. indeksne modifikacije adresa), * bazni registri (sadrze bazne adrese, i time se omogucava relativna modifikacija adresa u cilju prosirenja opsega adresiranja), * programski brojac (sadrsi adresu naredne instrukcije). U grupu registara kojima programer ne moze pristupiti spada registar instrukcija (cuva instrukciju koja se izvrsava), zatim razni pomeraci sadrzaja registara, kao i drugi pomocni registri. U sastav procesora moze da udje ultrabrza memorija koja treba da ubrza rad sistema procesor-operativna memorija tako sto ce smanjivati broj obracanja procesora operativnoj memoriji. To se postize tako sto se putem posebnih algoritama, operandi iz operativne memorije prebacuju u ultrabrzu memoriju, koja u procesu obrade cuva i medjurezultate. Razlikuje se tzv. neskrivena ultrabrza memorija (gde programer moze da pristupi memorijskim lokacijama), i skrivena, kes (cache) memorija (nju programer ne moze adresirati, vec hardver u nju prebacuje operande, po posebnim algoritmima). Kes memorija se postavlja izmedju procesora i operativne memorije, a cesto i izmedju operativne memorije i hard diska. Vreme pristupa kod nje je 5-10 puta krace od vremena pristupa glavne memorije, i dostize brzinu logickih komponenti procesora. U kes memoriji se obicno prihvataju delovi programa, programske petlje ili potprogrami, kao i tekuci podaci. Kada procesor pristupi memoriji prvo se pretrazuje kes memorija. Kes memorija se najbrze i najefikasnije realizuje i organizuje upotrebom asocijativnih memorija. Primer neskrivene ultrabrze memorije su radni registri. Skrivena memorija je stek memorija, asocijativne memorije, kao i memorija sa slucajnim pristupom. 24. Formati instrukcija – format instrukcije se direktno odrazava na projektovanje upravljacke jedinice procesora. Pri odredjivanju formata instrukcija mora se voditi racuna o nekoliko faktora: *ekonomicnost memorisanja programa, *brzina transfera iz operativne memorije u procesor, *velicina polja za kod operacije, *velicina adresnog polja. Pet osnovnih formata instrukcija, gde je osnovna memorijska jedinica bajt: 8 4 4 format RR 8 4 4 4 12 format RX 8 4 4 4 12 format RS 8 8 4 12 format SI 8 4 4 4 12 4 12 format SS Ri = adresa univerzalnog registra koji sadrzi i-ti operand Xi= adresa univerzalnog registra koji ucestvuje u tzv. indeksnoj modifikaciji adrese i-tog operanda. Bi= adresa univerzalnog registra koji sluzi za relativnu modifikaciju adrese i-tog operanda. Di= adresa i-tog operanda. I= neposredni operand (const) Li= duzina i-tog operanda RR= registar- registar zahteva dva bajta RX= registar- memorijska lokacija i adresa se odredjuju posle indeksne modifikacije (4 bajta) RS= registar- memorija (4 bajta) SI= memorija- neposredni operand (4 bajta) SS= memorija- memorija (6 bajta) Kod svih instrukcija kod operacije zauzima 8 bita. Dva najvise znacajna bita definisu format instrukcije: 00 – RR Preostalih 6 bita 01 – RX definise kod 10 – RS operacije 11 – SS 25. Sistemi adresiranja – pod adresiranjem se podrazumeva postupak odredjivanja adrese memorijske lokacije u kojoj je smesten operand nad kojim se izvrsava data instrukcija. Adresna informacija se odnosi na informacije sadrzane u samoj instrukciji, ili u posebno namenjenim registrima ili lokacijama operativne memorije. Na osnovu ovih informacija se odredjuje izvrsna (efektivna) adresa koja predstavlja stvarnu adresu memorijske lokacije kojoj pristupa procesor. Postupak odredjivanja efektivne adrese iz adresnih inf. se naziva metoda adresiranja, i moze biti: a) implicitno adresiranje- kada se adrese izvora ili odredista implicitno sadrze u kodu operacije date instrukcije, b) neposredno adresiranje- sadrzaj adresnog dela instrukcije ne predstavlja adresu operanda, vec sam operand; c) direktno adresiranje- standardan nacin adresiranja; sadrzaj adresnog dela instrukcije predstavlja adresu memorijske lokacije ciji sadrzaj predstavlja operand nad kojim se izvrsava operacija definisana kodom operacije date instruckije; d) indirektno adresiranje- sadrzaj adresnog dela instrukcije se tretira kao adresa memorijske lokacije ciji je sadrzaj adresa operanda nad kojim instrukcija deluje; e) relativno adresiranje- stvarna (efektivna) adresa operanda se odredjuje tako sto se sadrzaj adresnog dela instrukcije sabira sa sadrzajem odredjenog baznog registra, tj. EFA=(B)+A0; f) indeksiranje- generalizacija relativnog adresiranja, EFA=(Xi)+(A0) Xi-indeksni registri. 1. Resavanje problema uz pomoc racunara 2. Br. sistemi 3. Predst. negativnih br. u rac. 4. Predstavljanje brojeva u rac. 5. Kodiranje numerickih inf. 6. Kodiranje alfanumerickih operacija 7. Racunske op. u NBCD kodu 8. Kodiranje operacija – instrukcije 9. ASCII kod 10. Klasifikacija elemenata rac. 11. Osnovni pojmovi vezani za apstr. autom. 12. Elementi teorije Bulovih f-ja 13. Logicki elementi bez memorije 14. Kombinacione log. mreze 15. Memorijski elementi 16. Sekvencijalne log. mreze 17. Digitalni sistemi 18. Osnovne jedinice kod racunara 19. Memorijski podsistem 20. Operativna memorija 21. Procesor 22. Aritmeticko-logicka jedinica 23. Radni registri i ultrabrza memorija 24. Formati instrukcija 25. Sistemi adresiranja
 |
RSS link na komentare