Ε Ι Α Γ Ω Γ Ή Σ Η Ν Π Λ Η Ρ Ο Φ Ο Ρ Ι Κ Ή. Αξρηηεθηνληθή Τπνινγηζηώλ

Transcript

1 Ε Ι Α Γ Ω Γ Ή Σ Η Ν Π Λ Η Ρ Ο Φ Ο Ρ Ι Κ Ή Αξρηηεθηνληθή Τπνινγηζηώλ

2 Η απσιηεκηονική von Neumann (1/3) Ο όξνο Απσιηεκηονική ενόρ ηλεκηπονικού ςπολογιζηικού ζςζηήμαηορ αναθέπεηαι ζηνλ βαζηθό ιεηηνπξγηθό ζρεδηαζκό ηνπ ζπζηήκαηνο Ο von Neumann ζεωξείηαη ν παηέξαο ηωλ ζύγρξνλωλ κεραλώλ Η αξρηηεθηνληθή von Neumann ρξεζηκνπνηείηαη ζρεδόλ ζε όινπο ηνπο ειεθηξνληθνύο ππνινγηζηέο Βαζηθό ζηνηρείν ηεο αξρηηεθηνληθήο απηήο είλαη όηη νη μονάδερ για ηην επεξεπγαζία ηηρ πληποθοπίαρ δηαρωξίδνληαη από ηηο μονάδερ πος αποθηκεύοςν ηην πληποθοπία 2

3 Η απσιηεκηονική von Neumann (2/3) 3 Πξόθεηηαη γηα κία αθαηξεηηθή αξρηηεθηνληθή δόκεζεο κε ηα παξαθάηω βαζηθά ηκήκαηα: Κενηπική Μονάδα Δπεξεπγαζίαρ: Αποηελείηαι από δύο επιμέποςρ μονάδερ: Μονάδα Δλέγσος: Λειηοςπγεί ωρ διασειπιζηήρ ηων ςπόλοιπων κνλάδωλ Απιθμηηική/Λογική Μονάδα: Δίναι ικανή να εκηελεί απιθμηηικέρ και ινγηθέο πξάμεηο ζηα δεδνκέλα κε βάζε ηηο απνζεθεπκέλεο εληνιέο Μονάδα Μνήμηρ: Πεπιέσει ηα δεδομένα αλλά και ηιρ οδηγίερενηολέρ για ηην επεμεξγαζία ηνπο Σςζκεςέρ Διζόδος: Μεηαθέποςν («ειζάγοςν») ηα δεδομένα ζηο εζωηεπικό ηνπ ππνινγηζηηθνύ ζπζηήκαηνο Σςζκεςέρ Δξόδος: Μεηαθέποςν ηα αποηελέζμαηα ηηρ επεξεπγαζίαρ ηων δεδνκέλωλ από ην εζωηεξηθό ηνπ ππνινγηζηηθνύ ζπζηήκαηνο ζηνλ «έμω» θόζκν

4 Η απσιηεκηονική von Neumann (3/3) 4 Σςζκεςέρ Διζόδος Κενηπική Μονάδα Δπεξεπγαζίαρ Σςζκεςέρ Δξόδος Μνλάδα Διέγρνπ Αξηζκεηηθή/ Λνγηθή Μνλάδα Βοηθηηικέρ Σςζκεςέρ Αποθήκεςζηρ Μονάδα Μνήμηρ

5 Πεπιθεπειακέρ ζςζκεςέρ Με ηνλ όξν Πεπιθεπειακέρ ζςζκεςέρ (peripheral devices) αλαθεξόκαζηε ζηηο ζπζθεπέο πνπ ζπλδένληαη κε ην θεληξηθό ζύζηεκα, κε ζθνπό ηελ επηθνηλσλία ηνπ κε ηνλ εμσηεξηθό θόζκν Οη ζπζθεπέο απηέο είλαη αλεμάξηεηεο από ην ζύζηεκα Υξεζηκνπνηνύληαη γηα λα επεθηείλνπλ ηηο δπλαηόηεηεο ηνπ ζπζηήκαηνο θαη δηαρσξίδνληαη ζε ζςζκεςέρ ειζόδος θαη ζςζκεςέρ εξόδος 5

6 ςζκεςέρ ειζόδος δεδομένυν Μία ζςζκεςή (ή μονάδα) ειζόδος δεδνκέλσλ είλαη κία ζπζθεπή δηα κέζσ ηεο νπνίαο, δεδνκέλα θαη πξνγξάκκαηα εηζάγνληαη από ηνλ έμσ θόζκν ζηνλ ειεθηξνληθό ππνινγηζηή Οη ζπζθεπέο εηζόδνπ ζπκπεξηιακβάλνπλ ην πιεθηξνιόγην δηάθνξεο ζπζθεπέο κεηαθίλεζεο ηνπ δξνκέα ζηελ νζόλε θαη επηινγήο όπσο ην πνληίθη, ε ηρλόζθαηξα, ε ρεηξηζηήξηα ιαβή, ν πίλαθαο ςεθηνπνίεζεο θαη νη νζόλεο αθήο νη ζαξσηέο νη ζπζθεπέο αλάγλσζεο ραξαθηήξσλ κε καγλεηηθή κειάλε νη ζπζθεπέο νπηηθήο αλαγλώξηζεο θαξηώλ-ζεκείσλ ε ςεθηαθή θάκεξα θαη ην κηθξόθσλν 6

7 ςζκεςέρ επιλογήρ Πξόθεηηαη γηα ζπζθεπέο πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ηνλ έιεγρν ηνπ δξνκέα, επηινγή κηαο εληνιήο/αληηθεηκέλνπ ή ην ρεηξηζκό ελόο αληηθεηκέλνπ πνπ έρεη ήδε επηιεγεί Τπάξρνπλ δηάθνξνη ηύπνη ηέηνησλ ζπζθεπώλ Σν πνληίθη Η ηρλόζθαηξα Η ρεηξηζηήξηα ιαβή Ο πίλαθαο ςεθηνπνίεζεο Η νζόλε αθήο 7

8 Καηηγοπιοποίηζη ζςζκεςών επιλογήρ 8 Σςζκεςή Δπιλογήρ Πλεονεκηήμαηα Μειονεκηήμαηα Καηάλληλη Για Πνληίθη Χακειό θόζηνο, επρξεζηία, δελ απαηηεί ηδηαίηεξε επηθάλεηα εξγαζίαο Μηθξή αθξίβεηα Πξνζωπηθνί ππνινγηζηέο, εθαξκνγέο απηνκαηηζκνύ γξαθείνπ Ιρλόζθαηξα Αθξίβεηα, ελζωκάηωζε πνιιαπιώλ εληνιώλ Γπζθνιία ρξήζεο, επαηζζεζία ζηε ξύπαλζε Φνξεηνί ππνινγηζηέο, βηνκεραληθά πεξηβάιινληα Χεηξηζηήξηα Λαβή Χακειό θόζηνο, ελζωκάηωζε πνιιαπιώλ εληνιώλ Μηθξή αθξίβεηα Μεραλέο παηρληδηώλ, βηνκεραληθά πεξηβάιινληα Πίλαθαο Ψεθηνπνίεζεο Αθξίβεηα, επρξεζηία Μεγάιν θόζηνο, απαηηεί κεγάιν ρώξν εξγαζίαο Βηνκεραληθή ζρεδίαζε, ραξηνγξαθία Οζόλε Αθήο Απιή ζηε ρξήζε, δελ απαηηείηαη ζπγρξνληζκόο ρεξηνύ καηηνύ Μεηωκέλε επρξεζηία (δπζθνιία δηεθπεξαίωζεο θάπνηωλ εξγαζίωλ) Κηόζθηα παξνρήο πιεξνθνξηώλ/ ππεξεζηώλ ζε δεκόζηνπο ρώξνπο

9 ςζκεςέρ ειζόδος δεδομένυν 9

10 ςζκεςέρ εξόδος δεδομένυν Μία ζςζκεςή (ή μονάδα) εξόδος δεδνκέλσλ είλαη κία ζπζθεπή δηα κέζσ ηεο νπνίαο, απνηειέζκαηα απνζεθεπκέλα ζηνλ ειεθηξνληθό ππνινγηζηή, ηα νπνία πξνέξρνληαη από ηελ επεμεξγαζία ησλ δεδνκέλσλ, κεηαθέξνληαη ζηνλ εμσηεξηθό θόζκν. Οη πην δεκνθηιήο ζπζθεπέο εμόδνπ ζπκπεξηιακβάλνπλ ηελ νζόλε ηα ερεία ηνπο εθηππσηέο 10

11 Οθόνη Η νζόλε ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ νπηηθή αλαπαξάζηαζε ηεο εμόδνπ ηνπ ππνινγηζηή Αλάινγα κε ηε ζπζθεπή απεηθόληζεο πνπ ρξεζηκνπνηνύλ ρσξίδνληαη ζε δύν θαηεγνξίεο: Οθόνερ καθοδικού ζυλήνα (CRT) Επίπεδερ οθόνερ Οθόνη ςγπών κπςζηάλλυν Οθόνη πλάζμαηορ 11

12 Γενικά Υαπακηηπιζηικά Επιλογήρ μίαρ Οθόνηρ (1/4) Σα θπξηόηεξα ραξαθηεξηζηηθά επηινγήο κίαο νζόλεο είλαη: η διάζηαζη ηηρ οθόνηρ 12 ην κήθνο ηεο δηαγσλίνπ ηεο νζόλεο θαη κεηξηέηαη ζε ίληζεο (π.ρ. 15, 17 ) η ανάλςζη ηηρ εικόναρ πεξηγξάθεη ηνλ κέγηζην αξηζκό εηθνλνζηνηρείσλ (pixels) πνπ κπνξεί λα απεηθνλίζεη ε νζόλε, ζε θάζε κηα από ηηο δύν δηαζηάζεηο Σππηθέο αλαιύζεηο είλαη: 640 x 480, 640 x 400, 800 x 600, 1024 x 768, 1280x1024 pixels (γξακκέο x ζηήιεο) θαη εμαξηώληαη από ηελ θάξηα θαη ηε κλήκε ηεο θάξηαο νζόλεο η ζςσνόηηηα ανανέυζηρ εθθξάδεη ην ξπζκό κε ηνλ νπνίν «δσγξαθίδνληαη» ηα pixels ζηελ νζόλε Γηα λα έρνπκε κηα «θαιή» απόθξηζε απηή πξέπεη λα είλαη θαηά πξνηίκεζε κεγαιύηεξε από 72 Hz

13 Γενικά Υαπακηηπιζηικά Επιλογήρ μίαρ Οθόνηρ (2/4) η απόζηαζη ηυν κοςκκίδυν ειέγρνπλ ηελ απεηθόληζε ησλ ρξσκάησλ πεξηγξάθεη ηελ απόζηαζε κεηαμύ ησλ pixels 13 Γεληθά, όζν κηθξόηεξε είλαη απηή ε απόζηαζε ηόζν θαζαξόηεξε εηθόλα επηηπγράλεηαη, αθνύ έρνπκε πεξηζζόηεξα pixels ζε κία πεξηνρή Οη ηηκέο ηεο απόζηαζεο ησλ θνπθθίδσλ θπκαίλνληαη από 0,24mm - 0,31mm η ζςμβαηόηηηα με ηα ππόηςπα σαμηλήρ ακηινοβολίαρ αθνξά ηε ζπκβαηόηεηα ηεο νζόλεο κε θάπνην ή θάπνηα από ηα πξόηππα απηά, όπσο είλαη ηα MPRII, TCO 92/95/99 θαη ELF&VLF

14 Γενικά Υαπακηηπιζηικά Επιλογήρ μίαρ Οθόνηρ (3/4) ηο βάθορ σπώμαηορ 14 πεξηγξάθεη ην πιήζνο ησλ δηαθνξεηηθώλ ρξσκάησλ πνπ κπνξνύλ λα αλαπαξαζηαζνύλ Πην αλαιπηηθά, θάζε pixel απεηθνλίδεη έλα ρξώκα Κάζε ρξώκα γηα ηελ θσδηθνπνίεζή ηνπ απαηηεί έλαλ αξηζκό από bits Π.ρ. αλ έρνπκε ζηε δηάζεζή καο 16 bits γηα ηελ αλαπαξάζηαζε ησλ ρξσκάησλ, ηόηε κπνξνύκε λα θσδηθνπνηήζνπκε 2 16 = αξηζκνύο θαη επνκέλσο λα αλαπαξαζηήζνπκε ρξώκαηα Έλαο πνιύ ζπλεζηζκέλνο ηξόπνο αλαπαξάζηαζεο ρξσκάησλ ζε έλαλ ππνινγηζηή είλαη ε παιέηα Με ηελ αλαπαξάζηαζε RGB (Red-Green-Blue), ηα ρξώκαηα δεκηνπξγνύληαη από ζπλδπαζκνύο ηξηώλ βαζηθώλ ρξσκάησλ (θόθθηλνπ, πξάζηλνπ θαη κπιε), επηιέγνληαο ηελ θαηάιιειε απόρξσζε από ην θαζέλα από απηά

15 Γενικά Υαπακηηπιζηικά Επιλογήρ μίαρ Οθόνηρ (4/4) Επηινγή ρξώκαηνο από ηελ παιέηα 15

16 ςζκεςέρ ειζόδος/εξόδος (1/2) 16 Οη ζπζθεπέο εηζόδνπ/εμόδνπ είλαη ζπζθεπέο πνπ κεηαθέξνπλ ηόζν δεδνκέλα θαη πξνγξάκκαηα από ηνλ έμσ θόζκν ζηνλ ππνινγηζηή, όζν θαη απνηειέζκαηα, πνπ πξνέξρνληαη από επεμεξγαζία δεδνκέλσλ εηζόδνπ, πξνο ηνλ εμσηεξηθό θόζκν Υαξαθηεξηζηηθό παξάδεηγκα ηέηνηαο ζπζθεπήο είλαη ε οθόνη αθήρ, θαζώο πέξα από ηελ είζνδν δεδνκέλσλ ρξεζηκνπνηείηαη θαη γηα απεηθόληζε/έμνδν απνηειεζκάησλ πξνο ην ρξήζηε Επίζεο, κία άιιε ζπζθεπή εηζόδνπ/εμόδνπ είλαη ν διαμοπθυηήρ/αποδιαμοπθυηήρ ή πην απιά modem. To modem επηηξέπεη ηελ επηθνηλσλία δπν ππνινγηζηώλ κε ηε ρξήζε ηεο ίδηαο ηειεθσληθήο γξακκήο θαη ιεηηνπξγεί σο εμήο: αξρηθά κεηαηξέπεη ην ςεθηαθό ζήκα ζε αλαινγηθό ην εθπέκπεη ζηελ ηειεθσληθή γξακκή όηαλ ην ζήκα θηάζεη ζην δεύηεξν ππνινγηζηή, θάλεη ηελ αληίζηξνθε δνπιεηά Σα modem δηαθξίλνληαη ζε εμσηεξηθά θαη εζσηεξηθά

17 ςζκεςέρ ειζόδος/εξόδος (2/2) Όιεο νη ζπζθεπέο πνπ έρνπκε πεξηγξάςεη κέρξη ζηηγκήο δελ απνζεθεύνπλ δεδνκέλα, γη απηό θαη νλνκάδνληαη μη αποθηκεςηικέρ Τπάξρνπλ όκσο, θαη νη αποθηκεςηικέρ ζπζθεπέο 17 Σέηνηεο ζπζθεπέο εηζόδνπ/εμόδνπ είλαη νη μαγνηηικέρ θαη νη οπηικέρ ζπζθεπέο, ζηηο νπνίεο κπνξνύκε ηόζν λα γξάθνπκε δεδνκέλα (έμνδνο) όζν θαη λα δηαβάδνπκε δεδνκέλα (είζνδνο)

18 Η Κενηπική Μονάδα ςζηήμαηορ 18 Η κενηπική μονάδα ηος ζςζηήμαηορ (base unit ή system unit) απνηειεί ηνλ ππξήλα ελόο ππνινγηζηή ε έλαλ πξνζσπηθό ειεθηξνληθό ππνινγηζηή ηελ νλνκάδνπκε απιά θνπηί (box) ή πύξγν (tower) Σα ζπζηαηηθά από ηα νπνία απνηειείηαη απαξηίδνπλ ην βαζηθό ζύζηεκα ηνπ ππνινγηζηή Σα θπξηόηεξα από απηά είλαη η μηηπική πλακέηα η κενηπική μονάδα επεξεπγαζίαρ η κύπια μνήμη

19 Μηηπική Πλακέηα (1/2) Η κεηξηθή πιαθέηα είλαη ε βαζηθόηεξε κνλάδα ηνπ ππνινγηζηή Καζνξίδεη ηελ αμηνπηζηία θαη ηε ζηαζεξόηεηα ιεηηνπξγίαο ηνπ ππνινγηζηή Πξόθεηηαη γηα κία επίπεδε επηθάλεηα (πιαθέηα) πάλσ ζηελ νπνία ζηεξίδνληαη όια ηα ππόινηπα εμαξηήκαηα ηνπ ππνινγηζηή 19 Όια ηα εμαξηήκαηα ηνπνζεηνύληαη πάλσ ζηελ πιαθέηα κε ηε ρξήζε ππνδνρώλ θαη ζπλδέζκσλ πνπ βξίζθνληαη ζε απηήλ Εθηόο όκσο από ηα εμαξηήκαηα, ζηελ πιαθέηα ζπλδένληαη θαη θάπνηεο άιιεο πεξηθεξεηαθέο ζπζθεπέο (π.ρ. πιεθηξνιόγην, εθηππσηήο, εμσηεξηθά κέζα απνζήθεπζεο), κε ηε ρξήζε ζπξώλ Οη ζύξεο (ports) είλαη εηδηθέο ππνδνρέο πνπ δίλνπλ ηε δπλαηόηεηα ζηνλ ππνινγηζηή λα επηθνηλσλεί κε πεξηθεξεηαθέο ζπζθεπέο

20 Μηηπική Πλακέηα (1/2) Κάζε κεηξηθή πιαθέηα θαηαζθεπάδεηαη γηα έλα ζπγθεθξηκέλν ηύπν επεμεξγαζηή Επίζεο, πάλσ ζηε κεηξηθή πιαθέηα είλαη ραξαγκέλνη δηάδξνκνη ή αιιηώο δίαπινη (buses), νη νπνίνη επηηξέπνπλ ηελ επηθνηλσλία κεηαμύ ησλ δηαθόξσλ εμαξηεκάησλ 20

21 Η Κενηπική Μονάδα Επεξεπγαζίαρ (ΚΜΕ) (1/2) 21 Η κενηπική μονάδα επεξεπγαζίαρ (Central Processing Unit, CPU) ή απιά επεξεπγαζηήρ απνηειεί ηελ θαξδηά ηνπ ππνινγηζηή Αλαιακβάλεη ηελ επεμεξγαζία ησλ πιεξνθνξηώλ θαη ειέγρεη θαη ζπληνλίδεη όιεο ηηο άιιεο κνλάδεο ηνπ ππνινγηζηή Σνπνζεηείηαη πάλσ ζηε κεηξηθή πιαθέηα ζε εηδηθή ππνδνρή, ελώ ζπλνδεύεηαη πάληα από κία ςύθηξα κε αλεκηζηεξάθη ε νπνία δηαζθαιίδεη ηελ πξνζηαζία ηεο από ππεξζέξκαλζε, θαζώο απνβάιιεη κεγάιν πνζό ζεξκόηεηαο

22 Η Κενηπική Μονάδα Επεξεπγαζίαρ (ΚΜΕ) (2/2) 22 Η ΚΜΕ έρεη σο θύξηεο αξκνδηόηεηεο ηελ εθηέιεζε πξάμεσλ θαη ηελ κεηαθνξά δεδνκέλσλ Η κεηαθνξά ησλ δεδνκέλσλ από θαη πξνο απηήλ επηηπγράλεηαη κέζσ ησλ δίαπισλ, νη νπνίνη ηελ ηξνθνδνηνύλ ζπλερώο κε δεδνκέλα Σα δεδνκέλα θαηεγνξηνπνηεζνύλ ζε : Ενηολέρ (instructions) Είλαη ζρεηηθέο κε ην πώο ε θεληξηθή κνλάδα επεμεξγαζίαο ζα δηαρεηξηζηεί ηα ππόινηπα δεδνκέλα Πξόθεηηαη γηα ηνλ θώδηθα ελόο πξνγξάκκαηνο Πεξηιακβάλεη ηα ζπλερή κελύκαηα πνπ ζηέιλνπκε ζηνλ ππνινγηζηή κέζσ ησλ δηαθόξσλ κνλάδσλ εηζόδνπ (π.ρ. κελύκαηα εθηύπσζεο ή απνζήθεπζεο) Δεδομένα (data) Είλαη ε πιεξνθνξία πξνο επεμεξγαζία, ηελ νπνία ε ΚΜΕ πξέπεη λα δηαρεηξηζηεί αθνινπζώληαο ηηο εληνιέο Σα δεδνκέλα είλαη ηα ηππηθά δεδνκέλα πνπ εηζάγεη ν ρξήζηεο Π.ρ. όηαλ πιεθηξνινγνύκε θείκελν ζηέιλνπκε ζηνλ ππνινγηζηή δεδνκέλα, ελώ όηαλ δεηάκε απνζήθεπζε ηνπ θεηκέλνπ καο ηνπ ζηέιλνπκε εληνιέο

23 Είζοδορ και έξοδορ δεδομένυν ζηην ΚΜΕ 23 Δληνιέο γηα επεμεξγαζία δεδνκέλωλ Δίζνδνο δεδνκέλωλ γηα επεμεξγαζία Κενηπική Μονάδα Δπεξεπγαζίαρ (CPU) Έμνδνο επεμεξγαζκέλωλ δεδνκέλωλ

24 Τπομονάδερ ηηρ ΚΜΕ Η θεληξηθή κνλάδα επεμεξγαζίαο απνηειείηαη από 3 βαζηθέο ςπομονάδερ: ηη μονάδα ελέγσος ηην απιθμηηική και λογική μονάδα ηοςρ καηασυπηηέρ 24

25 Μονάδα Ελέγσος ΜΕ (Control Unit, CU) (1/2) 25 Η Μονάδα Ελέγσος δηεπζύλεη ηε ιεηηνπξγία θαη θξνληίδεη γηα ην ζπληνληζκό ησλ κεξώλ ηνπ ππνινγηζηή Καηά ηελ εθηέιεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο, αλαθηά από ηε κλήκε ηηο ενηολέρ Οη εληνιέο είλαη θσδηθνπνηεκέλα ειεθηξηθά ζήκαηα, ηα νπνία, ε κνλάδα ειέγρνπ αθνύ ηα «απνθσδηθνπνηήζεη» εθπέκπεη ζήκαηα ειέγρνπ πξνο ηηο θαηάιιειεο κνλάδεο Απηά ηα ζήκαηα ειέγρνπ κπνξεί λα ζηαινύλ είηε ζηε κλήκε είηε ζηελ αξηζκεηηθή θαη ινγηθή κνλάδα είηε, ζηηο κνλάδεο εηζόδνπ/εμόδνπ

26 Μονάδα Ελέγσος ΜΕ (Control Unit, CU) (1/2) 26 Άλλερ Μονάδερ Μονάδα Δλέγσος (Control Unit) Μεηξεηήο Πξνγξάκκαηνο Program Counter (PC) Μνήμη Καηαρωξεηήο Δληνιήο Instruction Register (IR)

27 Απιθμηηική και Λογική Μονάδα - Α/Λ (Arithmetic and Logical Unit, ALU) (1/2) 27 Η Απιθμηηική και Λογική Μονάδα εθηειεί όιεο ηηο πξάμεηο θαη ηνπο ππνινγηζκνύο πνπ απαηηνύληαη γηα ηελ εθηέιεζε ησλ εληνιώλ πγθεθξηκέλα, εθηειεί απιθμηηικέρ ππάξειρ όπσο πξόζζεζε (+), αθαίξεζε (-), πνιιαπιαζηαζκό (*), δηαίξεζε (/), λογικέρ ππάξειρ όπσο ζύδεπμε (AND), δηάδεπμε (OR), άξλεζε (NOT) Οη ινγηθέο πξάμεηο είλαη απηέο πνπ δηαπηζηώλνπλ αλ κία (ινγηθή) παξάζηαζε είλαη αιεζήο ή ςεπδήο ζςγκπίζειρ π.ρ. x<5 ςπολογιζμούρ διεςθύνζευν (γηα πξνζπέιαζε ζηε κλήκε)

28 Απιθμηηική και Λογική Μονάδα - Α/Λ (Arithmetic and Logical Unit, ALU) (2/2) 28 Οη πξάμεηο γίλνληαη βάζε πξνθαζνξηζκέλσλ ιεηηνπξγηώλ, κεηαζρεκαηίδνληαο ή ζπλδπάδνληαο ηα απαξαίηεηα δεδνκέλα Οη θσδηθνπνηεκέλεο παξαζηάζεηο ησλ δεδνκέλσλ δίδνληαη ζηελ αξηζκεηηθή θαη ινγηθή κνλάδα από ηε κλήκε Μνήμη Απιθμηηική/Λογική Μονάδα (Arithmetic Logical Unit) Κύθιωκα Αξηζκεηηθώλ/Λνγηθώλ Πξάμεωλ Σπζζωξεπηήο Accumulator (ACCU) Καηαρωξεηήο Καηαρωξεηήο

29 Καηασυπηηέρ (Registers) (1/3) 29 Οη Καηασυπηηέρ (Registers) είλαη εηδηθέο ζέζεηο κλήκεο πςειήο ηαρύηεηαο πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ηελ πξνζσξηλή απνζήθεπζε ησλ δεδνκέλσλ θαη εληνιώλ πξνο επεμεξγαζία Η πξόζβαζε ζε θαηαρσξεηέο είλαη πην γξήγνξε από πξόζβαζε ζε ζέζεηο κλήκεο θαζώο απνηεινύλ ηελ ηαρύηεξε κνλάδα κλήκεο ηνπ ππνινγηζηή Σν κέγεζνο ησλ θαηαρσξεηώλ θαζνξίδεη ην πόζα δεδνκέλα κπνξεί λα δηαρεηξηζηεί ν επεμεξγαζηήο ζε κία δεδνκέλε ζηηγκή Γηα παξάδεηγκα, έλαο επεμεξγαζηήο 32 bit ζεκαίλεη όηη νη θαηαρσξεηέο ηνπ είλαη ηεο ηάμεο ησλ 32 bit Σν κέγεζνο ησλ θαηαρσξεηώλ είλαη ίζν κε ην μήκορ λέξηρ ηνπ ππνινγηζηή

30 Καηασυπηηέρ (Registers) (1/3) Οη θαηαρσξεηέο ηνπ θάζε επεμεξγαζηή ρσξίδνληαη ζε δύν βαζηθέο θαηεγνξίεο: 30 καηασυπηηέρ ειδικήρ σπήζηρ είλαη ππεύζπλνη γηα ζπγθεθξηκέλεο ιεηηνπξγίεο ηνπ επεμεξγαζηή καηασυπηηέρ γενικήρ σπήζηρ είλαη απηνί πνπ δελ έρνπλ δεζκεπηεί από ην ζύζηεκα γηα κία ζπγθεθξηκέλε ιεηηνπξγία, αιιά ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα θξαηνύλ δεδνκέλα ηα νπνία επεμεξγάδνληαη ηελ ηξέρνπζα ζηηγκή

31 Καηασυπηηέρ (Registers) (1/3) Καηασυπηηέρ ειδικήρ σπήζηρ Ο καηασυπηηήρ ενηολήρ (instruction register, IR) 31 πεξηέρεη ηελ εληνιή πνπ εθηειείηαη ηελ ηξέρνπζα ρξνληθή ζηηγκή Ο μεηπηηήρ ππογπάμμαηορ (program counter, PC) πεξηέρεη ηε δηεύζπλζε κλήκεο ηεο επόκελεο εληνιήο πνπ πξόθεηηαη λα εηζαρζεί θαη λα εθηειεζηεί Η ηηκή ηνπ ελεκεξώλεηαη θαηάιιεια θαηά ηελ εθηέιεζε ηεο εληνιήο ώζηε ζην ηέινο ηεο λα πεξηέρεη ηε λέα δηεύζπλζε ηεο επόκελεο εληνιήο Ο ζςζζυπεςηήρ (accumulator, ACCU) βξίζθεηαη ζηελ αξηζκεηηθή θαη ινγηθή κνλάδα θαη ζπγθεληξώλεη ηα απνηειέζκαηα ησλ ππνινγηζκώλ

32 Ο Κύκλος Φέρε-Εκηέλεζε (Fetch-Execute Cycle) 32 Ο κύκλορ εκηέλεζηρ ενηολών ή κύκλορ μησανήρ ή απιά κύκλορ θέπε-εκηέλεζε αλαθέξεηαη ζην δηάζηεκα πνπ απαηηείηαη γηα ηελ νινθιήξσζε ηεο εθηέιεζεο κίαο εληνιήο Ο θύθινο απηόο δηέξρεηαη από δύν θάζεηο: θάζη ανάκηηζηρ (fetch phase) κεηαθέξεηαη από ηε κλήκε ζηελ θεληξηθή κνλάδα επεμεξγαζίαο ε επόκελε εληνιή πνπ ζα εθηειεζηεί θάζη εκηέλεζηρ (execution phase) ε θεληξηθή κνλάδα επεμεξγαζίαο εθηειεί ηελ εληνιή θαη αλ ρξεηάδεηαη απνζεθεύεη ηα απνηειέζκαηα ζηε κλήκε

33 Φάζη Ανάκηηζηρ Ο PC (κεηξεηήο πξνγξάκκαηνο) πεξηέρεη ηε δηεύζπλζε ηεο ζέζεο κλήκεο ηεο επόκελεο εληνιήο πνπ πξόθεηηαη λα εθηειεζηεί Ο επεμεξγαζηήο δηαβάδεη απηή ηε δηεύζπλζε θαη αλαθηά ηα πεξηερόκελα ηεο ζέζεο κλήκεο ζηελ νπνία δείρλεη απηή ηα θνξηώλεη ζηνλ IR (θαηαρσξεηή εληνιήο) ηε ζπλέρεηα αλαλεώλεη ηνλ PC ώζηε λα πεξηέρεη ηε δηεύζπλζε ηεο επόκελεο εληνιήο πνπ ζα εθηειεζηεί Έρνληαο ινηπόλ ηελ πξνο εθηέιεζε εληνιή ζηνλ IR, ην επόκελν βήκα απηήο ηεο θάζεο είλαη ε αποκυδικοποίηζη (decode) ηεο εληνιήο 33

34 Φάζη εκηέλεζηρ Οη ζηνηρεηώδεηο ιεηηνπξγίεο πεξηιακβάλνπλ: 34 Μεηαθνξά δεδνκέλσλ από έλαλ θαηαρσξεηή ηνπ επεμεξγαζηή ζε θάπνηνλ άιινλ ή ζηελ ALU Εθηέιεζε κίαο αξηζκεηηθήο ή ινγηθήο πξάμεο (ζηελ ALU) θαη απνζήθεπζε ηνπ απνηειέζκαηνο ζε έλαλ θαηαρσξεηή Αλάθηεζε ησλ πεξηερνκέλσλ κίαο ζπγθεθξηκέλεο ζέζεο κλήκεο θαη ηνπνζέηεζή ηνπο ζε έλαλ θαηαρσξεηή Απνζήθεπζε δεδνκέλσλ από έλαλ θαηαρσξεηή ζε κία ζπγθεθξηκέλε ζέζε κλήκεο

35 Ο Κύκλος Φέρε-Εκηέλεζε (Fetch-Execute Cycle) 35 Μονάδα Δλέγσος Απιθμηηική/Λογική Μονάδα Φάζη Ανάκηηζηρ Μεηαθνξά ηεο επόκελεο εληνιήο Απνθωδηθνπνίεζε ηεο εληνιήο Καηασωπηηέρ Φάζη Δκηέλεζηρ Μεηαθνξά ηωλ απαξαίηεηωλ δεδνκέλωλ Δθηέιεζε ηεο εληνιήο Μνήμη

36 Σασύηηηα ηηρ ΚΜΕ (1/2) Η θεληξηθή κνλάδα επεμεξγαζίαο ιεηηνπξγεί ζύκθσλα κε έλα ειεθηξηθό ζήκα ρξνληζκνύ, πνπ νλνκάδεηαη πολόι Σν ξνιόη είλαη έλαο παικόο πνπ εθπέκπεηαη θαη ελαιιάζζεηαη πεξηνδηθά κεηαμύ κεδέλ θαη έλα Ο ρξόλνο πνπ ρξεηάδεηαη ην ξνιόη γηα λα κεηαπεδήζεη από ην κεδέλ ζην έλα θαη πίζσ ζην κεδέλ, νλνκάδεηαη πεπίοδορ ή κύκλορ ηος πολογιού, θαη κεηξηέηαη ζε δεπηεξόιεπηα Ο επεμεξγαζηήο γηα λα εθηειέζεη κία εληνιή, δηακεξίδεη ηε δηαδηθαζία ζε απινύζηεξα βήκαηα ώζηε θαζέλα έλα λα κπνξεί λα εθηειεζηεί ζε έλα θύθιν ξνινγηνύ 36

37 Σασύηηηα ηηρ ΚΜΕ (2/2) Σν αληίζηξνθν ηεο δηάξθεηαο ελόο θύθινπ ξνινγηνύ νλνκάδεηαη ζςσνόηηηα πολογιού (clock rate) δειαδή πρλόηεηα = 1/Κύθινο_Ρνινγηνύ Η ζπρλόηεηα κεηξηέηαη ζε θύθινπο αλά δεπηεξόιεπην ή αιιηώο Hertz (Hz) Οη επεμεξγαζηέο ησλ ζύγρξνλσλ πξνζσπηθώλ ππνινγηζηώλ έρνπλ ζπρλόηεηεο ξνινγηνύ νη νπνίεο θπκαίλνληαη από κεξηθέο εθαηνληάδεο εθαηνκκύξηα έσο ζε πεξηζζόηεξνπο από πέληε δηζεθαηνκκύξηα θύθινπο αλά δεπηεξόιεπην Γηα παξάδεηγκα, έλαο επεμεξγαζηήο ησλ 3,1 GHz εθηειεί 3,1 δηζεθαηνκκύξηα ( ) θύθινπο αλά δεπηεξόιεπην 37

38 ςζκεςέρ Αποθήκεςζηρ (Μνήμη) Η κνλάδα κλήκεο επηηειεί ηελ απνζήθεπζε θαη αλάθηεζε δεδνκέλσλ θαη πξνγξακκάησλ Μνήμη (memory) είλαη 38 νπνηαδήπνηε ζπζθεπή πνπ έρεη ηελ ηδηόηεηα λα απνζεθεύεη πιεξνθνξίεο Έλα ππνινγηζηηθό ζύζηεκα δηαζέηεη πνιιέο θαηεγνξίεο κλήκεο

39 Κύπια μνήμη Κύπια Μνήμη (main memory) γξήγνξε κλήκε απνζεθεύνληαη ηα εθηειέζηκα πξνγξάκκαηα θαη δεδνκέλα γηα ηελ εθηέιεζε ησλ πξνγξακκάησλ Η κλήκε απηή έρεη ζηαζεξό ρξόλν πξνζπέιαζεο Υσξίδεηαη ζε δύν θαηεγνξίεο: ηε μνήμη ηςσαίαρ πποζπέλαζηρ ηε μνήμη μόνο για ανάγνυζη 39

40 Μνήμη Σςσαίαρ Πποζπέλαζηρ (Random Access Memory, RAM) 40 Η Μνήμη Σςσαίαρ Πποζπέλαζηρ δηαηεξεί Εληνιέο Δεδνκέλα Σα απνηειέζκαηα ηεο εθηέιεζεο ησλ εληνιώλ Όια απνζεθεύνληαη πξνζσξηλά ζηε κλήκε απηή Πξόθεηηαη γηα πηηηική μνήμη (volatile memory) πνπ ζεκαίλεη όηη κόιηο ζηακαηήζεη ε παξνρή ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο ηα δεδνκέλα ράλνληαη Όηαλ νινθιεξσζεί ε εθηέιεζε ελόο πξνγξάκκαηνο, ε RAM απνζηέιιεη ηα απνηειέζκαηα ζηελ θαηάιιειε έμνδν

41 Μνήμη Μόνο για Ανάγνυζη (Read Only Memory, ROM) Η Μνήμη Μόνο για Ανάγνυζη είλαη έλαο εηδηθόο ηύπνο κλήκεο κόλν γηα αλάγλσζε Σα πεξηερόκελά ηεο δε κεηαβάιινληαη Η ηαρύηεηα κηαο ROM είλαη κηθξόηεξε από κίαο κλήκεο RAM Πξόθεηηαη γηα μη πηηηική μνήμη (non-volatile memory) Εμαζθαιίδεη: μονιμόηηηα θαη αζθάλεια Η θπξηόηεξε ρξήζε ηεο είλαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δηαδηθαζίαο εθθίλεζεο ηνπ ππνινγηζηή 41

42 Διαδικαζία εκκίνηζηρ (boot process) Η διαδικαζία εκκίνηζηρ πεξηέρεη εληνιέο πιεξνθνξίεο -απαξαίηεηεο γηα ηελ εθθίλεζε ηνπ ππνινγηζηή θαη -γηα ηνλ έιεγρν ηεο νξζήο ιεηηνπξγίαο ηνπ Απνηειείηαη από 6 βαζηθά ζηάδηα εληνιώλ: Αξρηθά δηνρεηεύεηαη ειεθηξηθό ξεύκα ζηε κεηξηθή πιαθέηα Ο ππνινγηζηήο εθηειεί εληνιέο πνπ βξίζθνληαη ζηε κλήκε ROM πξαγκαηνπνηεί δηαγλσζηηθά ηεζη ηνπ ζπζηήκαηνο Σν ιεηηνπξγηθό ζύζηεκα θνξηώλεηαη ζηε κλήκε RAM. Ο επεμεξγαζηήο θνξηώλεη δεδνκέλα από δηάθνξνπο νδεγνύο Ο επεμεξγαζηήο «ηξέρεη» πξνγξάκκαηα ηνπ ρξήζηε Σέινο, κία νζόλε ππνδεηθλύεη όηη ν ππνινγηζηήο είλαη έηνηκνο λα δερηεί ηηο εληνιέο ηνπ ρξήζηε 42

43 Δεςηεπεύοςζα μνήμη Η δεςηεπεύοςζα (ή βοηθηηική) μνήμη απνηειείηαη από ζπζθεπέο πνπ παξέρνπλ κόληκε απνζήθεπζε ησλ δεδνκέλσλ Τπάξρεη κία κεγάιε πνηθηιία ζπζθεπώλ δεπηεξεύνπζαο κλήκεο. μαγνηηικοί δίζκοι, μαγνηηικέρ ηαινίερ οπηικοί δίζκοι 43

44 Μαγνηηικόρ δίζκορ (magnetic disk) 44 Απνηειείηαη από έλαλ ή πεξηζζόηεξνπο δίζθνπο, Οη δίζθνη: Είλαη ηνπνζεηεκέλνη ζε έλαλ άμνλα πνπ πεξλάεη από ην θέληξν ηνπο Πεξηζηξέθνληαη γύξσ από απηόλ ηνλ άμνλα κε νκνηόκνξθε ηαρύηεηα Σα δεδνκέλα είλαη απνζεθεπκέλα ζηηο επιθάνειερ ησλ δίζθσλ ζηηο νπνίεο Σνπνζεηνύληαη θεθαιέο αλάγλσζεο/εγγξαθήο (read/write) Μηα γηα θάζε επηθάλεηα Οη θεθαιέο είλαη ηνπνζεηεκέλεο πάλσ ζε έλαλ βξαρίνλα, ν νπνίνο κπνξεί λα κεηαθηλείηαη θαηά κήθνο ησλ δίζθσλ

45 Δομή ηυν μαγνηηικών δίζκυν Η δνκή ησλ καγλεηηθώλ δίζθσλ απνηειείηαη από δίζκορ (disk) είλαη νη καγλεηηθνί δίζθνη 45 οδηγόρ δίζκος (disk drive) είλαη ν κεραληζκόο πνπ πεξηζηξέθεη ην δίζθν θαη κεηαθηλεί ηηο θεθαιέο ελεγκηήρ δίζκος (disk controller) είλαη ην θύθισκα πνπ ειέγρεη ηε ιεηηνπξγία όινπ ηνπ ζπζηήκαηνο Ο όξνο δίζκος ζπρλά ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα αλαθεξζνύκε ζε νιόθιεξε ηε δνκή

46 Επιθάνεια Δίζκος Κάζε επηθάλεηα ρσξίδεηαη ζε νκόθεληξνπο θύθινπο, 46 θαζέλαο από ηνπο νπνίνπο νλνκάδεηαη ηποσιά ή ίσνορ (track) Κάζε ηξνρηά ρσξίδεηαη ζε ηομείρ (sectors) Γηα λα πξνζπειάζνπκε ηα δεδνκέλα ρξεηάδεηαη λα θαζνξίζνπκε ηελ επηθάλεηα, ηελ ηξνρηά θαη ηνλ ηνκέα (π.ρ. κπνξνύκε λα δεηήζνπκε αλάγλσζε δεδνκέλσλ από ηελ Επηθάλεηα 3, Σξνρηά 8, Σνκέαο 4)

47 Δομή ενόρ κληπού Δίζκος 47 Άξοναρ Κεθαλή Τποσιά (Track) Τομέαρ Κύλινδπορ Τομέαρ (Sector) Τποσιά Σκληπόρ Γίζκορ Δπιθάνεια ενόρ Γίζκος Τομέαρ

48 Υπόνορ πποζπέλαζηρ ηος δίζκος Ο καγλεηηθόο δίζθνο δηαθξίλεηαη από κεγάιν ρξόλν πξνζπέιαζεο ιόγσ ησλ θηλνπκέλσλ κεξώλ πνπ επεξεάδνπλ ην ρξόλν κεηαθίλεζεο ζε κία ζπγθεθξηκέλε ζέζε κλήκεο Ο σπόνορ πποζπέλαζηρ ηος δίζκος (disk access time) εμαξηάηαη από ηξεηο επηκέξνπο ρξόλνπο: ηνλ ρξόλν αλαδήηεζεο ηελ θαζπζηέξεζε κεηαθνξάο ηνλ ρξόλν κεηαθνξάο 48

49 Οπηικόρ δίζκορ Ο οπηικόρ δίζκορ είλαη κία ζπζθεπή κεγάιεο ρσξεηηθόηεηαο πνπ ρξεζηκνπνηεί νπηηθά κέζα Ο ζςμπιεζμένορ δίζκορ (Compact Disk, CD) ρξεζηκνπνηείηαη ζε ζπζηήκαηα αλαπαξαγσγήο ήρνπ CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) είλαη έλαο ζπκπηεζκέλνο δίζθνο κόλν γηα αλάγλσζε Εγγξάςηκα CDs, ή CDs εγγπαθήρ όπνπ κπνξεί λα γξάςεη ή λα επαλεγγξάςεη (πάλσ από κία θνξά) δεδνκέλα Ο τηθιακόρ πολςμοπθικόρ δίζκορ (DVD) κπνξεί λα απνζεθεύζεη κία πιήξνπο κεγέζνπο ηαηλία 49

50 Κπςθή μνήμη (cache memory) (1/2) 50 Η κπςθή μνήμη είλαη κία πνιύ γξήγνξε κλήκε πην γξήγνξε από ηελ θύξηα κλήκε αιιά πην αξγή από ηνπο θαηαρσξεηέο Κενηπική Μονάδα Δπεξεπγαζίαρ (CPU) Κπςθή Μνήμη Κύπια Μνήμη Πξόθεηηαη γηα κία κηθξή κλήκε (ην κέγεζόο ηεο κεηξηέηαη ζπλήζσο ζε kilobyte) ε νπνία παξεκβάιιεηαη κεηαμύ ηεο θεληξηθήο κνλάδαο επεμεξγαζίαο θαη ηεο θύξηαο κλήκεο

51 Κπςθή μνήμη (cache memory) (2/2) ηελ Κξπθή Μλήκε απνζεθεύνληαη Πξνγξάκκαηα Δεδνκέλα -πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη από ηελ ΚΜΕ πνιύ ζπρλά Όηαλ ε ΚΜΕ ρξεηάδεηαη λα πξνζπειάζεη κηα ιέμε ειέγρεηαη ε θξπθή κλήκε Αλ ε ιέμε ππάξρεη εθεί ηόηε κεηαθέξεηαη ζηνπο θαηαρσξεηέο Αλ όρη, ηόηε πξνζπειαύλεηαη ε θύξηα κλήκε, όπνπ αληηγξάθεηαη ην ηκήκα ηεο Σν ηκήκα απηό γξάθεηαη ζηελ θξπθή κλήκε (ώζηε λα είλαη δηαζέζηκν θαη γηα κειινληηθή ρξήζε), αληηθαζηζηώληαο ηα πξνεγνύκελα πεξηερόκελα απηήο 51

52 Μονάδερ μέηπηζηρ μνήμηρ Η βαζηθή κνλάδα κέηξεζεο ηεο κλήκεο ζηα ππνινγηζηηθά ζπζηήκαηα είλαη ην μπάιη (byte, B) Έλα byte ηζνδπλακεί κε νθηώ bit πλήζσο ρξεζηκνπνηνύληαη ηα πνιιαπιάζηα ηνπ byte: Ολνκαζία Μνλάδαο Σύκβνιν Αθξηβέο Πιήζνο Bytes 52 Bytes θαηά Πξνζέγγηζε Μπάηη (byte) B 1 1 Κηινκπάηη (kilobyte) KB 2 10 = Μεγθακπάηη (megabyte) MB 2 20 = Γθηθγακπάηη (gigabyte) GB 2 30 = Τεξακπάηη (terabyte) TB 2 40 = Πεηακπάηη (petabyte) PB 2 50 = Δμακπάηη (exabyte) EB 2 60 =

53 Διασείπιζη μνήμηρ (1/3) Η θύξηα κλήκε απνηειείηαη από κία ζπιινγή από ζέζεηο απνζήθεπζεο Κάζε ζέζε 53 απνηειείηαη από κία νκάδα bits πνπ νλνκάδεηαη λέξη (word) δηαζέηεη έλα κνλαδηθό αλαγλσξηζηηθό, ώζηε λα κπνξνύκε λα έρνπκε εύθνιε πξόζβαζε ζε απηήλ, πνπ νλνκάδεηαη διεύθςνζη (address) Σν ζύλνιν ησλ δπλαηώλ δηεπζύλζεσλ νλνκάδεηαη σώπορ διεςθύνζευν (address space)

54 Διασείπιζη μνήμηρ (2/3) 54 Π.ρ. κία κλήκε κε κέγεζνο 64 KB (64 KB = 2 6 KB = 2 6 * 2 10 bytes = 2 16 bytes = 65,536 bytes) θαη κήθνο ιέμεο 1 byte δηαζέηεη ρώξν δηεπζύλζεσλ κε εύξνο από 0 έσο 65,535 Οη ππνινγηζηέο ιεηηνπξγνύλ απνζεθεύνληαο αξηζκνύο σο ζσήμαηα bit, νη δηεπζύλζεηο αλαπαξίζηαληαη θη απηέο κε ηνλ ίδην ηξόπν Π.ρ. έζησ πάιη ε κλήκε κε κέγεζνο 64 KB (2 16 bytes) θαη κήθνο ιέμεο 1 byte Όιεο νη δηαθνξεηηθέο δηεπζύλζεηο είλαη 65,536 Οπόηε, γηα λα πξνζδηνξίζνπκε 65,536 δηαθνξεηηθνύο αξηζκνύο ρξεηαδόκαζηε 16 bits (αθνύ 65,536 = 2 16 ) Άξα γηα ηνλ πξνζδηνξηζκό ηεο θάζε δηεύζπλζεο απαηηείηαη έλα ζρήκα 16 bit

55 Διασείπιζη μνήμηρ (3/3) 55 Οη δηεπζύλζεηο κλήκεο θαζνξίδνληαη κε ηε ρξήζε κε πξνζεκαζκέλσλ δπαδηθώλ αθεξαίσλ, δειαδή ζεηηθώλ αξηζκώλ (δελ ππάξρνπλ αξλεηηθέο δηεπζύλζεηο) Κύπια Μνήμη Γιεςθύνζειρ Πεπιεσόμενα

56 Ιεπαπσία ηηρ μνήμηρ (1/2) Σα θπξηόηεξα ραξαθηεξηζηηθά κίαο κνλάδαο κλήκεο είλαη ν σπόνορ πποζπέλαζηρ (access time) 56 δειαδή ν ρξόλνο πνπ απαηηείηαη γηα λα πξνζπειάζνπκε κία ιέμε ηεο κλήκεο ην κόζηορ αλά κνλάδα απνζεθεπκέλεο πιεξνθνξίαο ην θόζηνο αλαθέξεηαη ζηελ θαηαζθεπή ηεο κλήκεο ην μήκορ λέξηρ (word length) ε συπηηικόηηηα (capacity) ηεο δειαδή ε ζπλνιηθή πνζόηεηα πιεξνθνξηώλ πνπ κπνξεί λα απνζεθεύζεη

57 Ταρύηεηα - Κόζηνο Χωξεηηθόηεηα Ιεπαπσία ηηρ μνήμηρ (2/2) 57 Μηθξόο ρξόλνο πξνζπέιαζεο κηαο κλήκεο πςειό θόζηνο απνζήθεπζεο θαη αληηζηξόθσο Η ρσξεηηθόηεηα κίαο κλήκεο θαζνξίδεηαη από ην θόζηνο ηεο Καηαρωξεηέο Κξπθή Μλήκε Κύξηα Μλήκε Μνλάδα Γίζθωλ Μνλάδα Ταηληώλ

58 Εζυηεπική Διαζύνδεζη (1/6) Οη κνλάδεο ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο κέζσ κηαο ζπιινγήο θαισδίσλ πνπ νλνκάδεηαη δίαςλορ (bus) Ο δίαπινο δίλεη ηε δπλαηόηεηα ηεο ξνήο ησλ δεδνκέλσλ κεηαμύ ησλ κνλάδσλ ε θάζε ρξνληθή ζηηγκή κόλν δύν κνλάδεο κπνξνύλ λα ρξεζηκνπνηνύλ ην δίαπιν Απνηειείηαη από έλαλ αξηζκό θαισδίσλ πνπ επηηξέπνπλ ηε δηαρείξηζε πνιιαπιώλ αηηεκάησλ ρξήζεο ηνπ δηαύινπ Κάζε θαιώδην κπνξεί λα κεηαθέξεη 1 bit ηε θνξά (0 ή 1) 58

59 Εζυηεπική Διαζύνδεζη (2/6) Όζνλ αθνξά ηελ επηθνηλσλία κεηαμύ ηεο ΚΜΕ θαη ηεο (θύξηαο) κλήκεο, απηή επηηπγράλεηαη κε ηε ρξήζε ηξηώλ νκάδσλ θαισδίσλ: ην δίαπιν δεδνκέλσλ ην δίαπιν δηεπζύλζεσλ ην δίαπιν ειέγρνπ 59 ΚΜΔ Γίαςλορ Μνήμη Σςζκεςέρ Διζόδος Σςζκεςέρ Δξόδος

60 Εζυηεπική Διαζύνδεζη (3/6) Ο δίαςλορ δεδομένυν (data bus) είλαη ππεύζπλνο γηα ηε κεηαθνξά κηαο ιέμεο θάζε θνξά 60 Απνηειείηαη από πνιιά θαιώδηα, ην πιήζνο ησλ νπνίσλ εμαξηάηαη από ην κήθνο ηεο ιέμεο (ζπγθεθξηκέλα ηζνύηαη κε ηα bits θάζε ιέμεο) Ο δίαςλορ διεςθύνζευν (address bus) επηηξέπεη ηελ πξνζπέιαζε κηαο ζπγθεθξηκέλεο ιέμεο ζηε κλήκε, κεηαθέξνληαο ηε δηεύζπλζή ηεο Ο αξηζκόο ησλ θαισδίσλ ηνπ δηαύινπ απηνύ εμαξηάηαη από ην ρώξν δηεπζύλζεσλ ηεο κλήκεο (ζπγθεθξηκέλα ηζνύηαη κε ηα bits θάζε δηεύζπλζεο)

61 Εζυηεπική Διαζύνδεζη (4/6) Ο δίαςλορ ελέγσος (control bus) κεηαθέξεη ηνλ θσδηθό ηεο πξάμεο πνπ ζα εθηειεζηεί 61 Αλ ζε έλαλ ππνινγηζηή επηηξέπεηαη κόλν ε ιεηηνπξγία αλάγλσζεο θαη εγγξαθήο, ηόηε έλα bit αξθεί (0 γηα αλάγλσζε θαη 1 γηα εγγξαθή) Η επηθνηλσλία κε ηηο ζπζθεπέο εηζόδνπ/εμόδνπ, θαζώο ε θύζε απηώλ ησλ ζπζθεπώλ είλαη δηαθνξεηηθή από ηε θύζε ηεο ΚΜΕ θαη ηεο κλήκεο, δελ είλαη δπλαηή ε άκεζε ζύλδεζή ηνπο ζηνπο δηαύινπο πνπ ζπλδένπλ ηνλ επεμεξγαζηή κε ηε κλήκε

62 Εζυηεπική Διαζύνδεζη (5/6) Οη ζπζθεπέο εηζόδνπ/εμόδνπ ζπλδένληαη κε ηνπο δηαύινπο κέζσ κηαο ζπζθεπήο πνπ νλνκάδεηαη ελεγκηήρ ειζόδος/εξόδος ή διαζύνδεζη (interface) Οη ειεγθηέο δηαθξίλνληαη ζε ζειπιακοί ελεγκηέρ δηαζέηνπλ κόλν κία ζύλδεζε θαισδίνπ (όπσο ε USB) κε ηε ζπζθεπή (π.ρ. πιεθηξνιόγην, πνληίθη) ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ηε ζύλδεζε πην αξγώλ ζπζθεπώλ παπάλληλοι ελεγκηέρ δηαζέηνπλ πνιιέο ζπλδέζεηο κε ηε ζπζθεπή, ώζηε λα κπνξνύλ λα κεηαθέξνπλ πνιιά bits ηαπηόρξνλα ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ηε ζύλδεζε πην γξήγνξσλ ζπζθεπώλ 62

63 Εζυηεπική Διαζύνδεζη (6/6) 63 Γίαςλορ Γεδομένων Γίαςλορ Γιεςθύνζεων ΚΜΔ Μνήμη Δλεγκηήρ Οθόνηρ Δλεγκηήρ Δκηςπωηή Δλεγκηήρ Γίζκος Γίαςλορ Δλέγσος