Računarski Sveznadar: Upoznavanje sa osnovama hardvera PC računara

Hardver je kul

Majstorska neznalica

Osnove hardvera

Mikroprocesor i sabirnice (Microprocessor and bus)


Pojam i uloga mikroprocesora

Mikroprocesor (eng. microprocessor) je mozak računarskog sistema. Analogija koja je česta. ali uglavnom netačna i nepotpuna. U mozgu se sem obrade podataka i izdavanja komandi obavlja i pamćenje podataka, a mikroprocesor to ne radi.
Mikroprocesor je integrisano kolo velikog stepena integracije koje funkcioniše kao centralna procesorska jedinica računara na jednom integrisanom kolu i predstavlja programabilni uređaj koji prihvata digitalne podatke kao ulaz, obrađuje ih prema instrukcijama smještenim u memoriji dajući rezultat na izlazu.
Savremeni procesor se sastoji od stotina milona tranzistora smještenih na jednom čipu i on određuje ostalim komponentama računara šta i kada će raditi.
Mikroprocesor se sastoji od aritmetičko-logičke jedinice, kontrolne (upravljačke) jedinice i registara.
Na slici možete vidjeti blok šemu i stvarni izgled mikroprocesora sa hladnjakom:

Uloga hladnjaka je da odvodi višak toplote koji se razvija u mikroprocesoru

Kako radi procesor?

Procesor obrađuje i izvršava mašinski kod (binarni) koji mu govori šta da procesor radi. Jedini razumljivi jezik procesoru je mašinski jezik.



Podsjeti se fon Nojmanovog modela:
Šta je uloga i funkcija artimetičko logičke jedinice?
Šta je uloga i funkcija artimetičko logičke jedinice?
Šta je CPU (CPJ)?



Šematski prikaz najjednostavnijeg procesora

CPU radi tri osnovne stvari:
1. Pomoću ALU procesor je u mogućnosti da izvodi osnovne matematičke operacije (sabiranje, oduzimanje, množenje i dijeljenje). Moderni procesori su u mogućnosti da obavljaju i vrlo komplikovane operacije.
2. Procesor prebacuje podatke s jednog memorijskog mjesta na drugi
3. Shodno naredbama, procesor može skočiti na novi set instrukcija (Procesor donosi odluku kako da nastavi izvršavanje programa: idućom naredbom u nizu ili skok na idući set instrukcija.)

Sistemska sabirnca

Sistemska sabirnica (eng. System bus) je glavna - centralna sabirnica, koja povezuje CPU-mikroprocesor sa memorijom i ostalim vanjskim perifernim komponentama (U/I uređajima). Za ovu sabirnicu se koristi mnoštvo naziva pa ćemo je sresti i pod nazivima "main bus", "processor bus" ili "local bus" i najčešće "front side bus" (FSB). Sistemsku sabirnicu (vidi Sliku 1.13) čine tri sabirnice:
1. Sabirnica podataka (eng. Data bus) – povezuju procesor sa memorijskim i U/I sklopovima, dvosmjerna je i služi za prenos podataka u ili iz procesora prema memoriji i/ili U/I sklopovima.
2. Adresna sabirnica (eng.Address bus)– povezuju procesor sa memorijskim i U/I sklopovima, jednosmjerne su (od procesora prema van) tako što se putem nje definiše kom uređaju su namjenjeni podaci koji se nalaze na sabirnici podataka (definiše adresu uređaja)
3. Upravljačke sabirnice (eng. Control bus) povezuju upravljačku jedinicu mikroprocesora sa svim ostalim dijelovma računara i služe za prenos upravljačkih signala kojima upravljačka jedinica upravlja radom računara.

Sabirnice

Sabirnica ili magistrala (eng. bus) je podsistem koji prenosi podatke unutar računara i predstavlja komunikacioni put koji povezuje više komponenti računara preko istog skupa žica. Sastoji se od grupe linija (električnih provodnika).
Sabirnice određuju tri osnovna parametra:
• širina
• brzina
• propusnost

Širina sabirnice označava broj vodova koji čine određenu sabirnicu. Označava broj bitova koji se mogu prenijeti u jednom ciklusu. Tipične širine – 8-bitne, 16-bitne, 32-bitne, 64-bitne, 128-bitne, 256-bitne, ...
Napomena: Broj pokazuje broj bita koji se istovremeno prenose, a ne broj vodova sabirnice; sabirnice imaju i kontrolne i sinhro vodove.

Brzina sabirnice mjeri se MHz-ima (megahercima) i ona određuje broj poslatih podataka u jedinici vremena.

Projektovanje složenih sistema (a računar to jeste) zahitjeva da se sistem projektuje (dizajnira) modularno, tako da se podijeli na više jednostavnih modula.

Ilustracija modularnog dizajna: jednostavno proširenje dodavanjem kartica umetanjem u slotove koje povezuju uređaje sa sabirnicama

Princip modularnog dizajna zahtjeva da dodatni sklopovi, kojim proširujemo osnovnu strukturu računara, moraju biti građeni na takav način da se mogu priključiti na sabirnice koje se nalaze u računaru.
Zato je neophodno da se propišu pravila koja će definisati dodatne U/I sabirnice na koje se priključuju U/I uređaji. Standardi propisuju i definišu vrste i broj veza unutar sabirnice, brzinu i način selekcije sabirnice, dozvoljene naponske nivoe, i fizičke karakteristike kontakta (konektora) preko kojih se ostvaruje veza.

Arhitektura mikroprocesora i sabirnica više puta se je drastično mijenjala. Ovdje ćemo samo spomenuti četiti osnovna tipa:
AGP (za povezivanje sa grafičkim karticama),
PCI i PCI-Express (PCI-E) (univerzalne sabirnice za različite kartice),
ATA i SATA (za vezu sa hard diskovima) i
USB (za vezu sa USB uređajima).

Mikroprocesor i veze sa ostatkom računarskog sistema

Ovom lekcijom došli smo do sredine predviđenog upoznavanja osnova hardverske građe PC računara.
Pošto se ovdje daju samo elementarni pojmovi ne trebate ići dalje dok ne savladate opisano.
Zato više nećemo davati vremenska ograničenja i plan: Plan je da ponavljate dok ne usvojite opisano.
MeniF_tb
Onima koji ne žele da budu računarske neznalice
ekipa Sveznadara Vas pozdravlja i poziva na saradnju
Last update June 2021.