ARCHITEKTÚRA ARCHITEKTÚRA POČÍTAČOVPOČÍTAČOV

Čo je počítač?Čo je počítač?

Počítač Počítač je stroj na je stroj na spracovanie údajov, ktorý spracovanie údajov, ktorý pracuje podľa programu pracuje podľa programu uloženého uloženého vv pamäti pamäti

Čo je program?Čo je program?

Je konečná postupnosť inštrukcií, ktoré Je konečná postupnosť inštrukcií, ktoré vedú k vyriešeniu určitej úlohyvedú k vyriešeniu určitej úlohy

štart

koniec

alebo v nekonečnom cykle

Čo je procesor?Čo je procesor?

CPU - Central Processing UnitCPU - Central Processing UnitZákladná jednotka počítača, t.j. logický Základná jednotka počítača, t.j. logický automat pre spracovanie informácii automat pre spracovanie informácii ( zložitý logický sekvenčný obvod )( zložitý logický sekvenčný obvod )

Samotný procesor nedokáže nič urobiť, Samotný procesor nedokáže nič urobiť, pre svoju činnosť musí mať k dispozícii pre svoju činnosť musí mať k dispozícii pamäť, zdroj taktovacích hodín, pamäť, zdroj taktovacích hodín, periférne obvody, sústavu periférne obvody, sústavu prepojovacích zbernícprepojovacích zberníc

Čo je procesor?Čo je procesor?

Procesor sa skladá z :Procesor sa skladá z :

CPU = ALJ + RJCPU = ALJ + RJ

RJ RJ - riadiaca jednotka- riadiaca jednotka ... ... riadi chod riadi chod procesoraprocesora

ALJ ALJ - aritmeticko logická - aritmeticko logická jednotka ...vykonáva jednotka ...vykonáva aritmetické a logické aritmetické a logické operácieoperácie

ALJ – Aritmeticko – logická ALJ – Aritmeticko – logická jednotkajednotka

ALJ

A B

C

Inštrukčnýregister

Programovépočítadlo

Akumulátor

n-bitová obojsmernázbernica

Čo je architektúra?Čo je architektúra?

Ideový návrh, t.j. vytýčenie Ideový návrh, t.j. vytýčenie hlavných princípov jeho výstavby hlavných princípov jeho výstavby s prihliadnutím na potreby s prihliadnutím na potreby programovaniaprogramovania

Architektúra Von Architektúra Von Neumana Neumana • Táto architektúra používa Táto architektúra používa

jednu spoločnú pamäť pre jednu spoločnú pamäť pre program aj dátaprogram aj dáta

• Je používaná v súčasných Je používaná v súčasných osobných počítačoch (PC)osobných počítačoch (PC)

John von Neumann"praotec" súčasných počítačov

Architektúra Von Architektúra Von NeumanaNeumana• Hlavnou zásadou von Neumana je, Hlavnou zásadou von Neumana je,

že počítač by sa nemal že počítač by sa nemal prispôsobovať potrebám konkrétnej prispôsobovať potrebám konkrétnej aplikácie svojou vnútornou aplikácie svojou vnútornou štruktúrou, ale len programovým štruktúrou, ale len programovým vybavením.vybavením.

• Typické znaky architektúry riešenia von Typické znaky architektúry riešenia von Neumana:Neumana:• pevná inštrukčná sadapevná inštrukčná sada• pevný operačný kódpevný operačný kód• pevný dekodér inštrukciípevný dekodér inštrukcií

Architektúra Von Architektúra Von NeumanaNeumana

Externá pamäť

Harvardská Harvardská architektúra architektúra

• Táto architektúra Táto architektúra používa dve pamäte, používa dve pamäte, jednu pre program a jednu pre program a jednu pre dátajednu pre dáta

• Je charakteristická pre Je charakteristická pre použitie v použitie v jednočipových jednočipových mikropočítačochmikropočítačochPamäť programu a pamäť dát majú oddelené hardwerové cesty ku CPU. Tie umožňujú procesoru čítať inštrukcie a dáta súčasne.

Harvardská Harvardská architektúraarchitektúra

• Riadiaca pamäť Riadiaca pamäť obsahuje informácie obsahuje informácie o riadení systému.o riadení systému.

• Informácie z tejto Informácie z tejto

riadiacej pamäte sú riadiacej pamäte sú dekódované dekódované riadiacou jednotkou, riadiacou jednotkou, ktorá zabezpečuje ktorá zabezpečuje následnosť výberu následnosť výberu riadiacich signálov z riadiacich signálov z riadiacej pamäti.riadiacej pamäti.

Rozdiel architektúrRozdiel architektúr

• PC PC register u von register u von NEUMANNEUMANovskej koncepcie adresuje ovskej koncepcie adresuje RAMRAM pamäť a u pamäť a u HARVARDHARVARDskej adresuje  skej adresuje  ROMROM pamäť.  pamäť.    

• HARVARDHARVARDská architektúra nemá v inštrukčnom cykle ská architektúra nemá v inštrukčnom cykle krok  prenášajúci kód inštrukcie z RAM pamäte do krok  prenášajúci kód inštrukcie z RAM pamäte do Registra inštrukcií.  Registra inštrukcií.  ROMROM pamäť supluje funkciu pamäť supluje funkciu Registera inštrukcií. Jej výstup je priamo napojený na Registera inštrukcií. Jej výstup je priamo napojený na RJ RJ a tak stačí mať v  a tak stačí mať v  PCPC registri adresu inštrukcie, ktorá sa registri adresu inštrukcie, ktorá sa bude vykonávať. bude vykonávať. 

• U von U von NEUMANNEUMANovskej koncepcie v ovskej koncepcie v RAM RAM sa nachádzajú sa nachádzajú inštrukcie aj dáta (t.j. premenné aj konštanty), u inštrukcie aj dáta (t.j. premenné aj konštanty), u HARVARDHARVARDskej sa v skej sa v RAM RAM nachádzajú len premenné nachádzajú len premenné dáta  a v dáta  a v ROMROM sa nachádzajú inštrukcie a z dát len sa nachádzajú inštrukcie a z dát len konštanty (zapisujú sa tam spolu s programom).konštanty (zapisujú sa tam spolu s programom).  

Rozdiel architektúrRozdiel architektúr

Ich nedostatokIch nedostatok

Pomalosť - podmienená sériovým spôsobom činnosti,Pomalosť - podmienená sériovým spôsobom činnosti,

postupným vykonávaním jednotlivých postupným vykonávaním jednotlivých inštrukcií programu inštrukcií programu

Na odstránenie tohto nedostatku sa Na odstránenie tohto nedostatku sa ponúkajú rôzne architektúry s využitím ponúkajú rôzne architektúry s využitím viacerých procesorov pre riešenie jednej viacerých procesorov pre riešenie jednej úlohyúlohy

Iné architektúryIné architektúry

• zreťazené procesory zreťazené procesory • paralelná sústava procesorov paralelná sústava procesorov

(multiprocesory)(multiprocesory)• procesorové pole (maticové procesorové pole (maticové

procesory) procesory)