Strojna oprema Flashcards
kaj so štiri osnovne naloga računalnika
- Sprejemanje vhoda – sprejme podatke (iz zunanjega sveta) s pomočjo
vhodnih naprav. - Obdelava informacij – procesna enota opravlja vse potrebne aritmetične
in logične izračune ter tako obdeluje informacije. - Izdelava izhoda – obdelane informacije računalnik prikaže s pomočjo
izhodnih naprav (pošlje v zunanji svet). - Shranjevanje podatkov – podatke iz pomnilnika shranjujemo na zunanje
(trajne) pomnilne medije.
* Primarno shrambo predstavlja računalnikov glavni pomnilnik (RAM) – začasni
podatki, trenutno v obdelavi.
* Sekundarno shrambo predstavljajo zunanje pomnilne naprave (diski, …) – trajno
shranjevanje.
kaj je strojna oprema
- Računalniška strojna oprema
(angl. hardware) so vse fizične
komponente, ki omogočajo
delovanje računalnika. - John von Neumann (1946) deli
osnovno strojno opremo na: * Procesna enota * Pomnilnik * Z računalnikom se povezujejo: * Vhodne naprave * Izhodne naprave
kaj je procesna enota
- Vse obdelave podatkov v računalniku
izvede procesna enota oz. procesor. To
imenujemo centralna procesna enota ali
CPE (angl. central processing unit ali CPU). - Med obdelovanjem CPE morajo biti
podatki prisotni v notranjem pomnilniku
računalnika. V notranjem pomnilniku je
tudi program (navodila) akcij, ki jih CPE
izvaja. - Podatke “spravimo” v notranji pomnilnik s
pomočjo vhodnih naprav, lahko jih ustvari
sama CPE (kot rezultate obdelav).
kako je sestavljena procesna enota
- Krmilna enota (angl. control unit) skrbi za krmiljenje drugih naprav.
- Deluje kot nadzornik, ki določa zaporedje izvajanja računalniških programov in
navodil. Pridobi navodila iz spomina, jih dešifrira, interpretira in razume
zaporedje nalog, ki jih je treba izvesti. Nadalje posreduje navodila drugim
delom računalnika za njihovo izvajanje. - Aritmetično logična enota ali ALE (angl. arithmetic logic unit ali ALU)
dejansko izvaja programe (navodila), ki mu jih posreduje krmilna
enota iz pomnilnika. - Je glavni delavec računalnika, saj izvaja: matematične izračune in logične
primerjave (večje, manjše, enako…).
kako merimo hitrost procesne enote
- Hitrost procesorja merimo v številu operacijskih ciklov, ki jih je v eni sekundi
sposoben izvesti – Hz (hertz-ih). - Če imamo procesor s taktom 3.2 GHz, ta izvede 3.2 milijarde ciklov v sekundi.
- Včasih smo imeli procesor je s taktom 800 MHz, ki je izvedel 800 milijonov ciklov v sekundi.
- V enem ciklu se lahko izvede bodisi le ena inštrukcija (operacija), ali pa več
inštrukcij. Boljši procesorji izvedejo več ciklov in hkrati so spodobni izvesti več
inštrukcij v enem ciklu (torej ni vse v GHz!). - Vsak cikel v katerem se izvede operacije, porabi nekaj električne energije in se
posledično segreje (ker skozi ALE steče električni tok). - Ena procesna enota ima lahko več ALE jeder, vsaka lahko izvaja svoje inštrukcij,
kontrolira pa jih kar krmilna enota. Hitrost procesne enote se NE povečuje
linearno s številom jeder, saj je krmiljenje težavno in nekaterih inštrukcij ni
mogoče razdeliti na več ciklov.
arhitektura procesne enote
- Procesorji se razlikujejo glede na arhitekturo.
- Vsaka arhitektura razume svoj nabor inštrukcij (angl. instruction set).
To so operacije, ki jih je sposobna izvesti. - Inštrukcije so lahko operacije kot: seštej dve števili, ali sta ta dva znaka enaka,
zmnoži dve matriki, transponiraj matriko… - Prav tako so arhitekture prilagojene na določeno velikost podatkov.
- Programi morajo biti prilagojeni na točno določeno arhitekturo
(morajo biti napisani s točno določenim naborom inštrukcij). - Programi napisani za eno arhitekturo se ne morejo izvajati na drugi
arhitekturi.
širši nabor inštrukcij-procesna enota-arhitektura
Več inštrukcij razume, bolj splošna je
procesna enota. Ne more se specializirati
na izvajanje veliko inštrukcij, zato so taki
“splošni procesorji” neučinkoviti.
* Tipični CPE – ta mora razumeti ogromno
različnih operacij. V večji meri že nekaj
desetletij tečejo na Intelovi x86 arhitekturi.
* Telefoni tečejo na ARM arhitekturi – porabi
manj energije a je počasnejša.
* Izšlo je že nekaj računalnikov z Applovo
arhitekturo. Programi napisani za stare
Apple računalnike ne delujejo na novih.
ožji nabor inštrukcij- procesna enota- arhitektura
Manj inštrukcij arhitektura procesorja
razume, bolj se lahko specializira na
učinkovito izvajanje teh. Taki “specializirani
procesorji” so hitri in učinkoviti.
* GPE (grafična procesna enota) – ta razume le
operacije, ki se rabijo za obdelavo grafike, slik
in vide-a.
* NPE (nevronska procesna enota) – je še bolj
specializirana kot GPE, saj razume le nekaj
matričnih operacij, ki se potrebujejo za
algoritme umetne inteligence.
* Zvočna enota (kartica) – skrbi obdelavo zvoka.
* Mrežna enota (kartica) – skrbi za
komunikacijo z mrežnimi napravami.
kakšni so problemi s procesnimi enotami
- Povpraševanje po procesnih enotah (predvsem po najboljših) je na vrhuncu. Ponudba pa se le počasi povečuje.
- Zato so elektronika in avtomobili postali tako dragi.
- Ponudba redkih zemeljskih elementov, nujnih za najnovejšo
elektroniko, je manjša od povpraševanja. - Do njih pa ima dostop le kopica držav.
Kaj je pomnilnik in kako ga delimo
Pomnilnik
* Pomnilnik se uporablja za shranjevanje podatkov in navodil pred in po obdelavi.
Pomnilnik po potrebi posreduje informacije drugim enota
Delimo na:
* Primarni pomnilnik
* Sekundarni pomnilnik
kaj je primarni pomnilnik
- Je bistveni za delovanje računalnika. Vsi ukazi in podatki, ki jih uporablja ALE procesorja, morajo biti shranjeni v primarni pomnilnik.
- RAM (angl. random access memory) je pomnilnik v katerega se prenesejo podatki in navodila, ki jih ALE procesorja potrebuje za izvajanje inštrukcij.
- Deluje le, dokler je računalnik priključen na elektriko – je kot kratkotrajni spomin.
- Krmilna enota procesorja poskrbi, da se v RAM shranjujejo podatki iz sekundarnih
pomnilnikov in drugih naprav. - Branje in pisanje je hitro.
- ROM (angl. read only memory) je pomnilnik, ki že pride z nameščenim programom BIOS. V ROM ni mogoče pisati podatkov, le brati – zaradi hitrosti in varnosti.
- Do tega se dostopa le ob zagonu računalnika, podatki se pa iz njega nikoli ne izbrišejo.
kaj je sekumdarni pomnilnik
- RAM lahko drži podatke le za krajši čas. Potrebujemo trajno shrambo podatkov, čemur služijo sekundarni pomnilniki.
- Magnetni spomin: HDD trdi disk (angl. hard disk drive), magnetni trakovi, diskete
- Optični spomin: Bluray, DVD, CD
- Flash spomin: SSD (angl. solid state drive), SD kartice – enaka tehnologija kot RAM
- Procesor nima neposrednega dostopa do podatkov na sekundarnem pomnilniku – te je pred obdelavo potrebno prenesti v RAM.
- Branje in pisanje na sekundarni pomnilnik je mnogo počasnejše v
primerjavi z RAM-om. Sekundarni pomnilnik mnogo cenejši kot primarni, zato si lahko privoščimo večji sekundarni pomnilnik.
kaj so vhodne in kaj izhodne naprave
- Vhodne naprave se uporabljajo za vnos informacij in navodil (programov) v računalnik z namenom shranjevanja, obdelave ali prikaza ih podatkov uporabniku.
- Izhodne naprave sprejemajo podatke in te uporabniku predstavijo v željeni obliki. Izhodna naprava pretvori podatke v obliko, ki jo uporabnik razume (slika, zvok…).
- Preprosto povedano vhodne naprave prinašajo informacije v računalnik in izhodne naprave prinašajo informacije iz računalnika.
- Podatke v pravo obliko pretvarja bodisi CPE ali specializirana procesna enota (GPE, zvočna kartica…).
- Bodisi iz signala iz vhodne naprave v podatke, ki jih računalnik razume.
- Ali pa iz podatkov, ki jih računalnik razume v podatke, ki jih izhodne naprave sprejmejo.
- Vhodne in izhodne naprave imenujemo tudi periferne oz. zunanje naprave.
povej primere vhodnih in izhodnih naprav
-vhodne naprave: Tipkovnica, Miška, Mikrofon, Kamera, Skener, Zaslon (prednji del ekrana) na dotik, Čitalec prstnih odtisov, Igralni kontroler, Modem, router (in vse naprave za povezavo z
omrežjem), Bluetooth
-Izhodne naprave:
Ekran, Zvočnik, Tiskalnik, 3D tiskalnik, Heptična naprava (vibracije telefona), Igralni kontroler (z lučkami in vibracijami), Modem, router (in vse naprave za povezavo z
omrežjem), Bluetooth
kaj so podporne komponenete
- Matična plošča (angl. motherboard)
Centralna povezovalna komponenta. Na njo se povežejo vse ostale komponente in s tem poskrbi, da se lahko prenašajo podatki med komponentami in procesorjem. Včasih že v kombinaciji z “integriranimi” komponentami – največkrat mrežne kartice, zvočne kartice, včasih tudi grafične kartice. - Hladilna enota
Največkrat kar ventilator, včasih le hladilna rebra. Ta skrbi, da se komponente ne pregrejejo (lahko se uničijo). - Napajalnik
V njega gre električni kabel iz njega pa gredo kabli do matične plošče (preko te pa do
komponent na matični plošči) in ostalih komponent, ki niso na matični plošči. - Ohišje
Vsebuje vse komponente in nudi vhode in izhode.
